Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 кредита, 144 часа
Аудиторные занятия 54 час
лекции 18час
лабораторных работ 18 час
практических 18 час
Самостоятельная работа 54 час
домашние задания
курсовая работа
другие виды самостоятельной работы
Форма отчетности:
экзамен
Курсы: 1
Семестры: 1
Индекс дисциплины в Рабочем учебном плане (РУП) и в Компетентностно- ориентированном учебном плане (КОП) – «Б2.Б4»
Учебная программа рассмотрена на заседании кафедры «Инженерной экологии» ВИТИ НИЯУ «МИФИ» ____ _________ 20__ года и рекомендована для подготовки бакалавров.
Заведующий кафедрой Бубликова И.А.
___ ________________ 20__ г.
Рабочая программа учебной дисциплины согласована с выпускающей кафедрой «Атомные электрические станции» ВИТИ НИЯУ «МИФИ»
Заведующий кафедрой Якубенко И.А.
___ ________________ 20__ г.
Учебная дисциплина обеспечена основной литературой
Зав. библиотекой ВИТИ НИЯУ «МИФИ»
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель освоения дисциплины – углубление у студентов имеющихся представлений и получение новых знаний и умений в области химии, без которых невозможно решение современных технологических, экологических, сырьевых и энергетических проблем, стоящих перед человечеством, формирование у бакалавров общего химического мировоззрения и развитие химического мышления.Данная дисциплина участвует в формировании следующих общекультурных и общепрофессиональных компетенций:
· способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
· способности демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
· готовности выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способностью привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-3);
· способности формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией (публичной защитой) (ПК-7).
Задачи дисциплины:
· Изучение основных положений современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;
· Обоснование возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений
· Формирование у студента владения методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.
2. МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Данная учебная дисциплина входит в образовательный модуль математического и естественно-научного цикла раздела «Б.2. Математический и естественно-научный цикл. Базовая часть» ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Электроэнергетика и электротехника» профиля подготовки бакалавров «Электрические станции».
Дисциплина содержательно связана с курсом физики; является базой для изучения курсов «Экология», «Электротехническое и конструкционное материаловедение», «Безопасность жизнедеятельности». Знание ее материалов необходимо при выполнении курсового и дипломного проектирования, УИР, а также при практической работе выпускников по специальности.
3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
В результате освоения дисциплины студент должен:
1) Знать (КМ. ПК. 2): основные положения современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;
2) Уметь (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3): написать и объяснить следующие законы и уравнения:
Закон эквивалентов
Волновое уравнение Шредингера, принцип Паули, правило Хунда
Периодический закон Д.И. Менделеева
Квантово-механические методы описания химической связи
Закон Гесса и следствия из него
Энергия Гиббса и ее изменение в химических процессах
Закон действия масс.
Кинетическое уравнение
Уравнение Аррениуса
Правило Вант-Гоффа
Принцип Ле-Шателье – Брауна
Методы определения величины рН
Произведение растворимости
Уравнение Нернста
3) Владеть / быть в состоянии продемонстрировать (КМ.ОК-1; КМ.ПК-2; КМ ПК-3; КМ ПК -7): обоснованием возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений; методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часа.
№ п/п | Раздел учебной дисциплины | недели | Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Текущий контроль успеваемости (неделя, форма) | Аттестация раздела (неделя, форма) | Максимальный балл за раздел | |||
Лекции | Практические занятия/Семинары | Лабораторные работы | Самостоятельная работа | ||||||
1 семестр | |||||||||
Основные химические законы . Строение вещества. | 1-6 | 1Т, 2ЛБ, 3ДЗ, 4 ЛБ, 5 ДЗ | 6 Тест | ||||||
Закономерности протекания химических процессов | 7-12 | 7 ЛБ, 8ДЗ, 9 ЛБ, 10 ДЗ, 11 ЛБ | 12 Тест | ||||||
Химия элементов | 13-18 | 13 ЛБ, 14ДЗ, 15 ЛБ, 16 ДЗ | 17 Тест | ||||||
Экзамен | |||||||||
Итого за семестр |
Т – тест, ЛБ- защита лабораторной работы, ДЗ – индивидуальное домашнее задание.
Наименование тем и их содержание лекционных занятий:
1. Введение. Основные химические законы. Квантовомеханическая модель атома. Предмет и задачи химии. Понятие об эквиваленте. Закон эквивалентов. Строение атома. Составные части атома. Атомное ядро. Квантовомеханическая модель атома. Волновое уравнение Шредингера и результаты его решения для атома водорода и водородоподобных атомов.
2. Электронное строение атома. Закономерности изменения свойств элементов и их соединений.
Принцип Паули и правило Хунда. Энергетический ряд атомных орбиталей. Электронные формулы атомов и ионов. Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Периодическое изменение свойств элементов и их соединений.
3. Химическая связь и межмолекулярные взаимодействия.
Типы химической связи: ковалентная и ионная, их свойства. Механизмы образования связи. Метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей. Гибридизация атомных орбиталей. Основные характеристики ковалентной связи. Водородная связь, межмолекулярные взаимодействия. Комплексные соединения: строение, номенклатура.
4. Элементы химической термодинамики.
Внутренняя энергия и энтальпия систем. Первый закон термодинамики. Энтальпия образования химических соединений. Закон Гесса и следствия из него. Понятие об энтропии и ее изменении в химических превращениях. Энергия Гиббса. критерий самопроизвольного протекания реакций в изобарно-изотермических условиях.
5. Химическая кинетика. Химическое равновесие. Катализ.
Гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость гомогенных химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакций. Закон действия масс. Константа скорости. Кинетическое уравнение. порядок и молекулярность реакции. Уравнение Аррениуса. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Химические реакции в гетерогенных системах.
Химическое равновесие. Обратимые и необратимые реакции. Константа химического равновесия. Ее связь с термодинамическими характеристиками системы. Принцип Ле-Шателье – Брауна. Гомогенный и гетерогенный катализ. Механизм гомогенного катализа.
6.Растворы. Электрохимические процессы.
Определение и классификация растворов. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов. Растворы электролитов и неэлектролитов. Особенности воды как растворителя. Водородный показатель среды рН и способы его определения. Диссоциация электролитов, константа и степень диссоциации. Буферные растворы. Гидролиз солей: виды, уравнения. Константа и степень гидролиза. Равновесие в гетерогенных системах. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадка.
Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод сравнения.
7. Химия элементов 1-III групп и их соединений. Химия d- элементов.
Изотопы водорода. Способы получения водорода. Физические и химические свойства водорода и его соединений с металлами и неметаллами.
Щелочные металлы: нахождение в природе, получение, применение. Окисды, гидроксиды, пероксиды щелочных металлов.
Щелочноземельные металлы и магний: получение, химические свойства соединений. Жесткость воды и способы ее устранения.
Химические свойства бора и его соединений с кислородом, водородом, галогенами. Алюминий: нахождение в природе, получение, химические свойства алюминия и его соединений.
Положение d- элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. Химические свойства d- элементов на примере хрома, железа и меди. Кислотно-основные свойства их оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения хрома, железа и меди.
8. Химия элементов V-VII групп и их соединений.
Азот: получение, физические и химические свойства. Получение и свойства нитридов металлов. Аммиак: синтез, свойства, применение. Равновесие в водном растворе аммиака. Термическое разложение соей аммония. Оксиды азота: строение молекул, получение и свойства. Азотистая и азотная кислоты: получение в промышленности, свойства, применение. Фосфор: аллотропные модификации, получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений фосфора: фосфина, фосфидов металлов, оксидов, кислот, солей.
Кислород, озон: строение молекулы, получение, применение. Сера :получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений серы: сероводорода, сульфидов металлов, оксидов, кислот, солей.
Общая характеристика галогенов: нахождение в природе, получение, применение. Состав, свойства, получение, применение галогеноводородов, галогенидов металлов, кислородсодержащих кислот галогенов и их солей.
9. Элементы группы углерода. Элементы органической химии..
Углерод и его аллотропные модификации. Неорганические соединения углерода. Карбиды металлов. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли.
Кремний. Соединения кремния. Силаны. Галогениды кремния. силициды. Оксид кремния. Кремниевые кислоты и их соли. Гидролиз силикатов.
Предмет органической химии. Теория химического строения А.М. Бутлерова. Изомерия. Углеводороды. Гомологические ряды углеводородов. Функциональные производные углеводородов. Классификация и номенклатура органических соединений.
Аудиторный практикум
Раздел дисциплины, вид контрольного мероприятия | Аудиторные занятия | ||
СОДЕРЖАНИЕ | Время (час) | ||
Аудиторное | СРС | ||
Раздел 1: Основные химические законы. Строение вещества. ТЕМЫ 1- 2.Электронное строение атомов, квантовые числа. Тема 3. Химическая связь. | Составление электронных формул атомов и ионов. Определение квантовых чисел валентных электронов. | ||
Определение основных характеристик химической связи: полярность, тип гибридизации. Строение комплексных соединений. | |||
Раздел 2. Закономерности протекания химических процессов. Тема 4.Элементы химической термодинамики Тема 5.Химическая кинетика. Химическое равновесие. Тема 6.Растворы. Тема 6.Электрохимические процессы. | Расчет тепловых эффектов химических процессов. Расчет равновесных концентрация и давлений по термодинамическим данным. | ||
Зависимость скорости реакции от температуры и концентрации. Смещение химического равновесия согласно принципу Ле-Шателье – Брауна. | |||
Способы выражения концентрации растворов. Гидролиз солей. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. | |||
Окислительно-восстановительные реакции и вычисление э.д.с. ОВР | |||
Раздел 3.Химия элементов Тема 9.Элементы органической химии | Классификация и номенклатура органических соединений. | ||
Мероприятия межсессионного контроля Тема 1.Введение. | Тест входного контроля | 0,5 | |
Темы 1-3 Темы 4-6 Темы 7-9 | Тест промежуточного контроля «Основные химические законы. Строение вещества», | 0,5 | |
Тест промежуточного контроля «Закономерности протекания химических процессов» | 0,5 | ||
Тест промежуточного контроля «Химия элементов» | 0,5 | ||
Всего |
Лабораторный практикум
Раздел дисциплины | ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ | |||
№ п/п | Наименование | Выполнение (час) | ||
аудиторных | СРС | |||
1. Основные химические законы. Строение вещества. | 1. | Определение эквивалентной массы металла по объему вытесненного водорода. | ||
2. | Зависимость свойств элементов от положения в периодической системе Д.И. Менделеева | |||
2.Закономерности протекания химических процессов. | 3. | Скорость химических реакций и химическое равновесие | ||
4. | Водородный показатель среды. Гидролиз солей. | |||
5. | Окислительно-восстановительные реакции | |||
3.Химия элементов | 6. | Жесткость воды и способы ее устранения. | ||
7. | Получение сложных эфиров. Реакция этерификации | |||
Мероприятия системы межсессионного контроля. Прием лабораторных работ. | ||||
Всего |
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При реализации программы дисциплины «Химия» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа) занятия проводятся в форме лекций, практических занятий, лабораторных работ. Для контроля усвоения студентом разделов данного курса и приема домашнего задания широко используются тестовые технологии, то есть специальный банк вопросов в открытой и закрытой форме, ответы на которые позволяют судить об усвоении студентом данного курса. Самостоятельная работа студентов (54 часа) подразумевает под собой проработку лекционного материала с использованием рекомендуемой литературы для подготовки к выполнению аудиторного практикума, для подготовки и защиты лабораторных работ, а так же выполнение домашнего задания.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ.
В качестве входного контроля уровня знаний студентов на первом занятии, а также при промежуточной оценке успеваемости студентов используются представленные ниже тестовые задания по темам «Основные химические законы. Строение вещества», «Закономерности протекания химических процессов» и «Химия элементов», а так же домашнее задание. В случае тестовых заданий студенту предлагается в течение 25 минут ответить на 20 вопросов. Для каждого вопроса существует только один правильный ответ. При правильном ответе на 18 и более вопросов студент получает отлично, от 14 до 17 вопросов – хорошо; от 10 до 13 вопросов – удовлетворительно; при количестве правильных ответов меньше 10 тест считается не сданным.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
а) основная литература:
1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа. 2006.
2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл - Пресс. 2006.
3. Березин Б.Д., Березин. Д.Б. Курс современной органической химии.- М.: Высш.шк., 2001.-600с.
б) дополнительная литература:
1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2006.
2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2003.
3. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия. – М.: Высшая школа, 1981.
4. Шаврак Е.И. Учебно-методическое пособие к выполнению индивилуальных заданий и контрольных работ по общей химии. ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.
4. Шаврак Е.И. Лабораторный практикум по химии, ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.
в) программное обеспечение и интернет- ресурсы:
1. Электронный учебник по химии. http://www.hemi.nsu.ru/
2. Комплект опорных схем-конспектов к разделу «Закономерности протекания химических реакций» http://dissociation.nm.ru/
3.Критерии протекания окислительно-восстановительных реакций http://som.fio.ru/item.asp?id=10004859
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Учебная дисциплина обеспечена учебно-методической документацией и материалами. Ее содержание представлено в локальной сети факультета и кафедры и находится в режиме свободного доступа для студентов. Доступ студентов для тренинга по прохождению тестовых заданий и для самостоятельной подготовки осуществляется через компьютеры дисплейного класса (в стандартной комплектации). Для проведения лабораторного практикума имеются специально оборудованные химические лаборатории (аудитории № 203, № 236), оснащенные всеми необходимыми приборами и достаточным запасом химических реактивов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки «Электроэнергетика и электротехника» профиля подготовки бакалавров «Электрические станции».
Авторы: к.т.н., доцент кафедры инженерной экологии Шаврак Е.И.,к.х.н., доцент кафедры
инженерной экологии Сапельников В.М.
Рецензент_____
10. ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ, ВНОСИМЫХ В РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ
Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Волгодонский инженерно-технический институт-филиал НИЯУ МИФИ
«УТВЕРЖДАЮ»
Зам.руководителя ВИТИ НИЯУ МИФИ
_________________А.Г. Федотов
«_____»___________2011 г.