Общая и неорганическая химия
для бакалавров ИУ – 4
Дисциплина состоит из 2-х учебных модулей
Модуль 1
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | 1 - 6 | ||
| Лабораторные работы | 1 - 6 | ||
| Домашнее задание текущее | 1 - 6 | ||
| Контроль по модулю 1 |
Модуль 2
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | 8 - 17 | ||
| Лабораторные работы | 8 - 17 | ||
| Домашнее задание текущее | 9 - 15 | ||
| Контроль по модулю 2 |
МОДУЛЬ 1:Электрохимические процессы в электролитах. Коррозия и защита металлов
Лекции
Лекция 1.Электрохимические процессы. Электрохимические цепи обратимые и необратимые. Процессы в гальваническом элементе. Классификация гальванических элементов.
ОЛ –1, Раздел VII, §16; ОЛ-4, Гл. 16
Лекция2.Процессы при электролизе. Потенциал разложения электролита. Законы Фарадея. Последовательность разряда ионов на электродах. Понятие о кинетике электрохимических процессов. Поляризация электродов.
ОЛ – 1, Раздел VII, §17 ; ОЛ-4, Гл. 17.2
Лекция3.Применение электрохимических процессов. Химические источники тока (ХИТ). Первичные и вторичные ХИТ. Применение электролиза
ОЛ – 1, Раздел VII, §17 ; ОЛ-4, Гл. 17.3
Лекция 4.Коррозия и защита металлов. Классификация коррозионных процессов по виду разрушений и активности коррозионных сред. Типы коррозионных процессов. Показатели коррозии: глубинный, массовый, объемный, токовый. Химическая коррозия. Термодинамика и кинетика окисления металлов. Защитные свойства пленок. Фактор Пиллинга — Бедвордса.
ОЛ -1, Раздел VIII; ОЛ – 4, Гл. 18
Лекция5.Электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии. Водородная и кислородная деполяризация. Влияние различных факторов на скорость коррозии. Термодинамика и кинетика электрохимической коррозии. Расчет электродвижущей силы (ЭДС) коррозионного элемента в аэрированных и деаэрированных средах.Примеры коррозионных процессов.
ОЛ -1, Раздел VIII; ОЛ – 4, Гл. 18
Лекция6.Методы защиты металлов от коррозии. Повышение коррозионной стойкости металлов и сплавов. Изменение состава и свойств коррозионной среды. Применение защитных покрытий. Электрохимическая защита, виды и механизм действия
ОЛ -1, Раздел VIII; ОЛ – 4, Гл. 18
Лабораторные работы
Занятие 1.Электрохимические процессы в растворах электролитов
Занятие 2. Коррозия и защита металлов и сплавов
Занятие 3. Защита металлов от коррозии
Занятие 4. Контроль выполнения модуля 1
МОДУЛЬ 2: Химия элементов и их соединений
Лекции
Лекция7.Периодическая система элементов: s - , p - , d - , f – элементы. Физические и химические свойства элементов как периодическая функция заряда ядра и электронной конфигурации атомов. Простые и сложные вещества. Металлы и неметаллы. Расположение металлов в периодической системе элементов: s - , p - , d - , f — металлы. Понятие о металлической связи. Общие физические и химические свойства металлов. Основные методы получения металлов из руд.
ОЛ — 1, Раздел II, § 3.8, 3.9; ОЛ — 2, Раздел 1, §1.1
Лекция 8.Химия s –элементов 1 группы периодической системы. Щелочные металлы. Физико-химические свойства, нахождение в природе, методы получения. Взаимодействие металлов с простыми и сложными веществами. Соединения металлов с кислородом, водородом, галогенами, свойства соединений. Применение щелочных металлов и их соединений в технике
ОЛ — 2, Раздел 1, §1.2; ОЛ — 3, Гл. 7, §§ 7.1, 7.2; ОЛ — 4, Гл. 19
Лекция 9.Химия s –элементов 2 группы периодической системы. Физико-химические свойства, нахождение в природе, методы получения. Взаимодействие металлов с простыми и сложными веществами. Соединения металлов с кислородом, водородом, галогенами, свойства соединений. Отличие свойств бериллия и магния. Подгруппа щелочноземельных металлов. Применение металлов и их соединений в технике. Химия воды. Проблемы водоподготовки. Понятие о жесткости воды. Основные виды жесткости. Методы устранения и снижения
ОЛ — 2, Раздел 1, §1.2; ОЛ — 3, Гл. 7, §§ 7.1, 7.2; ОЛ — 4, Гл. 19
Лекция10. Химия d–элементов. Переходные металлы. Физико-химические свойства, нахождение в природе, методы получения. Закономерности в изменении электронных конфигураций атомов элементов по группам и периодам. Особенности химического поведения d–элементов. Характерные степени окисления. Сопоставление кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений в различных степенях окисления d–элемента.
ОЛ — 2, Раздел 1, §§1.3-1.4; ОЛ — 3, Гл. 8, §§ 8.1- 8.9; ОЛ — 4, Гл. 21
Лекция11. Химические свойства некоторых металлов - медь, цинк, хром, марганец, элементы семейства железа, платиновые металлы. Металлоподобные и интерметаллические соединения d – элементов. Применение металлов и их соединений в технике.
ОЛ — 2, Раздел 1, §§1.3-1.4; ОЛ — 3, Гл. 8, §§ 8.1- 8.9; ОЛ — 4, Гл. 21
Лекция12.Понятие о комплексных соединениях. Образование комплекса с позиций метода валентных связей.
ОЛ — 2, Раздел 1, §§1.3-1.4; ОЛ — 3, Гл. 8, §§ 8.1- 8.9; ОЛ — 4, Гл. 21
Лекция 13. Химия p–элементов. Общая характеристика p–элементов, нарастание неметаллического характера свойств элементов по периоду. Общая характеристика свойств p–элементов 13 (IIIА) группы (В, Al, Ga, In, Tl). Общая характеристика свойств p–элементов 14 (IVА) группы (C, Si, Ge, Sn, Pb).
ОЛ — 2, Раздел 2, §§2.1-2.6; ОЛ — 3, Гл. 7, §§ 7.3- 7.8; ОЛ — 4, Гл. 22
Лекция14.Физические и химические свойства p–элементов 15 (N, P, As, Sb, Bi) и 16 (O, S, Se, Te, Po) групп. Распространенность в природе, методы получения. Химические свойства некоторых соединений: оксидов, гидридов, галогенидов. Применение в технике
ОЛ — 2, Раздел 2, §§2.1-2.6; ОЛ — 3, Гл. 7, §§ 7.3- 7.8; ОЛ — 4, Гл. 22
Лекции 15 - 16. Элементарные и бинарные алмазоподобные полупроводники. Механизм собственной и примесной проводимости кремния и германия с позиций теории химической связи. Физико-химические свойства кремния и германия. Свойства соединений типа AIIIBVи AIIBVI. Методы получения и очистки полупроводников.
ОЛ — 5, §§1-8
Лабораторные работы
Занятие 5. Свойства s-металлов. Определение жесткости воды
Занятие6. Химические свойства d – металлов (Mn, Cu,Fe, Co)
Занятие7. Химические свойства p – элементов (B, Al, Sn, Pb)
Занятие8.Контроль выполнения модуля 2
Домашние задания
ДЗ 1.Электрохимические процессы. Коррозия и защита металлов. Выдача - 1 неделя, сдача - 5 неделя
ДЗ 2.Химия элементов и их соединений. Выдача - 6 неделя, сдача - 16 неделя
Самостоятельнаяработа
Самостоятельная работа студента заключается в проработке материала лекций, подготовке к выполнению лабораторных работ, входному контролю готовности к выполнению лабораторной работы, выполнении индивидуального задания по тематике лабораторной работы, которое расценивается как защита лабораторной работы. Индивидуальное задание включает в себя 3-5 практических и расчетных задач. Самостоятельная работа является как домашней, так и аудиторной под контролем преподавателя (КСР)
ЛИТЕРАТУРА
Основная литература (ОЛ)
1. Гуров А.А., Бадаев Ф.З., Овчаренко Л.П., Шаповал В.Н. Химия. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. -748 с.
2. Ермолаева В.И., Горшкова В.М., Слынько Л.Е. Химия элементов. Учеб.пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007.- 176 с.
3. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия,2000 –593 с.
4. Горбунов А.И., Филиппов Г.Г., Федин В.И. Химия. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 687 с.
5. Ермолаева В.И., Двуличанская Н.Н., Горшкова В.М. Учеб.пособие. - Физико-химические свойства полупроводниковых материалов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006.- 43 с.
6.
Дополнительная литература (ДЛ)
7. Двуличанская Н.Н., Слынько Л.Е., Пясецкий В.Б. Композиционные материалы. Физико-химические свойства: Учеб.пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. – 48 с.
8. Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями / Ю.М. Коренев, А.Н. Григорьев, Н.Н. Желиговская, К.М. Дунаева. – М.: Мир, 2004. – 368 с.
9.
Методические пособия, изданные в МГТУ (МП)
10. Лабораторный практикум по курсу химии для технических университетов: Методические указания. / С.Л. Березина, A.M. Голубев, В.М. Горшкова и др. Под ред. Фадеева Г.Н. – Ч.2 - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2009.– 87с.
11. Теоретические основы неорганической химии: метод.указания к решению задач / В.И. Ермолаева, Н.Н. Двуличанская.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,2011.-61 с.
12. Сборник контрольных вопросов и задач для защиты лабораторных работ по курсу химии: Метод.указания /С.Л. Березина, А.М. Голубев, Е.Е. Гончаренко и др.; Под ред. А.М. Голубева - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2009. – 84 с.
13.
Интернет – источники
14. http://window.edu.ru/catalog?prubr=2.2.74.7
15. http://www.ximicat.com/index.php?razdel=neo
16. http://rushim.ru/books/books.htm
ХИМИЯ
Для ЮР
Дисциплина состоит из 3-х учебных модулей
Модуль 1
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | 1 –7 | ||
| Лабораторные работы | 1 –7 | ||
| Домашнее задание текущее | 2–7 | ||
| Контроль по модулю 1 |
Модуль 2
Таблица 8.3.2
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | 8– 12 | ||
| Лабораторные работы | 8– 12 | ||
| Домашнее задание текущее | 8 – 12 | ||
| Контроль по модулю 2 |
Модуль 3
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | 13 – 17 | ||
| Лабораторные работы | 13 – 17 | ||
| Домашнее задание текущее | 13 – 16 | ||
| Контроль по модулю 1 | 4# |
МОДУЛЬ1:Строение вещества. Основные законы химии
Лекции
Лекция1.Химия как раздел естествознания, значение химии для науки и технологии. Вещество и его строение. Понятие о квантово-механической модели атома водорода. Вероятностный характер процессов в микромире: принцип неопределенности Гейзенберга, волна де-Бройля, волновое уравнение Шредингера. Квантовые числа. Атомная орбиталь. Формы орбиталей.
ОЛ – 1, Гл.3; ОЛ – 2, Гл. 1; ОЛ − 3, Р-л I: Гл. 2; ОЛ – 4, Гл. 1; ДЛ − 6, 10.
Лекция2.Строение многоэлектронных атомов. Принцип Паули. Правила Хунда и Клечковского. Принцип минимальной энергии. Электронные конфигурации атомов. Энергетические характеристики атомов: энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодические свойства элементов. Периодический закон Д.И. Менделеева.
ОЛ – 1, Гл.3; ОЛ – 2, Гл. 1; ОЛ − 3, Р-л I: Гл. 2; ОЛ – 4, Гл. 2.
Лекция3.Химическая связь. Характеристики связи: энергия, длина, валентный угол, полярность. Типы связи. Понятие о методе валентных связей. Гибридизация атомныхорбиталей. σ - и π - связи. Геометрическая конфигурация молекул. Электрический момент диполя молекулы. Метод Гиллеспи.
ОЛ – 1, Гл. 4; ОЛ – 3, Р-л II: Гл. 3, Р-л II: Гл. 1, 3; ОЛ - 4, Гл. 2.
Лекция 4. Ионная связь и ее особенности. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь. Металлическая связь и особенности строения металлов. Основные физические и химические свойства металлов.
ОЛ – 1, Гл. 4; ОЛ – 3, Р-л II: Гл. 4, Р-л II: Гл. 4, 5; ОЛ - 4, Р-л IV: Гл. 11; ДЛ − 5, 10.
Лабораторные работы
Занятие1.Основные понятия и законы химии
Занятие2.Основные классы неорганических соединений
Занятие3.Определение концентрации раствора методом титрования
Занятие4. Жесткость воды
Занятие 5. Строение атомов и химическая связь
Занятие 6. Химические свойства металлов и их соединений
Занятие 7.Контроль модуля1
МОДУЛЬ2:Основные закономерности протекания химических процессов
(термодинамика, кинетика)
Лекции
Лекция5.Элементы химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Термодинамические функции: энтальпия и внутренняя энергия. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса. Термохимические расчеты.
ОЛ – 1, Гл. 5; ОЛ – 2, Гл. 6; ОЛ – 3, Р-л V: Гл. 1; ОЛ – 4, Гл. 5; ДЛ − 6, 8.
Лекция 6. Второй закон термодинамики. Понятие об энтропии. Изменение энтропии в процессах. Третий закон термодинамики. Расчет абсолютных значений стандартных энтропий веществ. Объединенное уравнение первого и второго законов. Термодинамические критерии направленности химических процессов. Энергия Гиббса.
ОЛ – 1, Гл. 6; ОЛ – 2, Гл. 7; ОЛ – 3, Р-л V: Гл. 2; ОЛ – 4, Гл. 5; ДЛ − 6, 8.
Лекция 7.Химическое равновесие в гомогенной системе. Константа равновесия. Уравнения изотермы, изобары, изохоры химической реакции. Особенности равновесия в гетерогенных системах.
ОЛ – 1, Гл. 10 − 12; ОЛ – 2, Гл. 10 − 12; ОЛ – 3, Р-л V: Гл. 3; ОЛ – 4, Гл. 6; ДЛ − 6, 8.
Лекция 8. Элементы химической кинетики. Понятие о скорости реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации (закон действующих масс). Кинетические уравнения реакций нулевого, 1-го и 2-го порядков.
Лекция 9. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Понятие об энергии активации. Энергетическая диаграмма реакции. Особенности кинетики гетерогенных процессов. Гомогенный и гетерогенный катализ.
ОЛ – 1, Гл. 7 – 9; ОЛ – 2, Гл. 10; ОЛ – 3, Р-л V: Гл. 4; ОЛ – 4, Гл. 7; ДЛ − 6, 10.
Лабораторные работы
Занятие8.Химическая термодинамика
Занятие9.Химическое равновесие в гомогенных системах
Занятие10.Закономерности протекания химических процессов
Занятие 11. Химическая кинетика
Занятие12.Контрольмодуля2
МОДУЛЬ3:Основыэлектрохимических процессов
Лекции
Лекции 10. Растворы. Классификация растворов. Энергетика образования растворов. Понятие о термодинамике идеальных растворах. Закон Рауля и следствия из него. Осмос. Растворы электролитов.
ОЛ – 1, Гл. 13; ОЛ – 2, Гл. 11; ОЛ – 3, Р-л III: Гл. 2; ОЛ – 4, Гл. 8; ДЛ − 8.
Лекция 11. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный (рН) и гидроксидный (рОН) показатели. Активность и коэффициент активности.
ОЛ – 1, Гл. 14; ОЛ – 2, Гл.12, 13; ОЛ – 3, Р-л III: Гл. 2; ОЛ – 4, Гл. 8; ДЛ − 6, 10.
Лекция 12. Ионное равновесие в системе раствор – осадок. Произведение растворимости. Диссоциация комплексных ионов. Константа нестойкости. Реакции обмена в электролитах. Гидролиз солей.
ОЛ – 1, Гл. 14; ОЛ – 2, Гл. 13; ОЛ – 3, Р-л III: Гл. 2; ОЛ – 4, Гл. 8; ДЛ − 6.
Лекция 13. Возникновение двойного электрического слоя на границе металл - электролит. Электродный потенциал. Уравнение Нернста для электродного потенциала и электродвижущей силы (ЭДС) электрохимической цепи. Стандартный водородный электрод. Ряд стандартных электродных потенциалов. Гальванический элемент Даниэля-Якоби.
ОЛ – 1, Гл. 16 – 17; ОЛ – 2, Гл. 17 – 18; ОЛ – 4, Гл. 9; ДЛ − 5, 10.
Лекция 14. Электролиз. Ряды разряжаемости ионов. Законы Фарадея. Химические источники тока, первичные элементы и аккумуляторы. Коррозия металлов. Классификация коррозионных процессов по виду разрушений и активности коррозионных сред.
ОЛ – 1, Гл. 17; ОЛ – 2, Гл. 13; ОЛ – 4, Гл. 9; ДЛ − 6, 8.
Лекция 15-16. Электрохимическая коррозия. Механизм электрохимической коррозии. Водородная и кислородная деполяризация. Контактная коррозия и коррозия сплавов. Влияние различных факторов на скорость коррозии. Примеры коррозионных процессов. Защита металлов и сплавов от коррозии. Механические и электрохимические методы защиты.
ОЛ – 1, Гл. 18 – 19; ОЛ – 2, Гл. 22 – 23; ОЛ – 4, Гл. 9; ДЛ − 6, 8.
Лекция 17. Обзорная лекция. Практическое применение химических процессов. Химия и экология. Безотходные химические производства.
ОЛ – 4; ДЛ – 9
Лабораторные работы
Занятие13.Окислительно-восстановительные реакции
Занятие14. Растворы электролитов
Занятие15.Закономерности протекания электрохимических процессов
Занятие 16. Коррозия металлов и защита металлов от коррозии
Занятие17.Контроль модуля 3
Домашние задания
ДЗ 1.Строение атомов и химическая связь. Химические свойства металлов. Выдача -2неделя, сдача-7неделя.
ДЗ 2.Закономерности протекания химических процессов (термодинамика, равновесие, кинетика). Выдача - 8 неделя, сдача - 12неделя.
ДЗ 3. Электрохимические явления и процессы (электролиты, гальванические элементы, электролиз, коррозия металлов). Выдача − 13 неделя, сдача – 16 неделя.
Самостоятельная работа
Самостоятельная работа студента заключается в проработке материала лекций, подготовке к выполнению лабораторных работ, входному контролю готовности к выполнению лабораторной работы, выполнении индивидуального задания по тематике лабораторной работы, которое расценивается как защита лабораторной работы. Индивидуальное задание включает в себя 2−4 практических и расчетных задач. Самостоятельная работа является как домашней, так и аудиторной под контролем преподавателя (КСР).
Литература
Основная литература (ОЛ)
Гуров А.А., Бадаев Ф.З., Овчаренко Л.П., Шаповал В.Н. Химия. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. − 748 с.
Горбунов А.И., Гуров А.А.. Филиппов Г.Г., Шаповал В.Н. Теоретические основы общей химии. – М.: МГТУ, 2001. − 719 с.
Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1998. – 743 с.
Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 1998. – 557 с.
Дополнительная литература (ДЛ)
Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических соединений. – М.: Химия, 1996.
Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Задачи по общей и неорганической химии. – М.: Гуманитар. Изд. Центр ВЛАДОС, 2004.
Фримантл М. Химия в действии. М.: Мир. – 1998. Т.1 – 528 с., Т.2. – 620 с.
Задачи по общей и неорганической химии: учеб.пособие для студентов высш. учеб. заведений / Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева; под ред. Р.А. Лидина. – М.: Гуманитар. изд. центр Владос, 2004. – 383 с.
Сборник задач и упражнений по общей и неорганической химии: учеб. Пособие для студентов высш. учеб.заведений / под ред. Павлова Н.Н. – М.: Дрофа, 2005. – 240 с.
Пузаков С.А., Попков В.А., Филиппова А.А. Сборник задач и упражнений по общей химии: учеб.пособие для студентов высш. учеб. Заведений. − М.: Высшая школа, 2004. – 254 с.
Методические пособия, изданные в МГТУ (МП)
Березина С.Л., Голубев A.M., Горшкова В.М. и др. Лабораторный практикум по курсу химии для технических университетов, ч. 1, ч. 2: Методические указания. /Под ред. Фадеева Г.Н. – М.: МГТУ, 2005, 2009.
Сборник контрольных вопросов и задач для защиты лабораторных работ по курсу химии: Метод.указания /С.Л. Березина, А.М. Голубев, Е.Е. Гончаренко и др.; Под ред. А.М. Голубева - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2009. – 84 с.
Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу общей химии: Методические указания / Бадаев Ф.З., Голубев А.М., Горшкова В.М. и др.; под ред. Ермолаевой В.И. − М.: МГТУ, 2003. − 48 с.
Методические разработки кафедры к лабораторным работам.
Интернет – источники
http://window.edu.ru/catalog?prubr=2.2.74.7.4
http://www.ximicat.com/index.php?razdel=neo
http://rushim.ru/books/books.htm
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
для бакалавров ФН-4
Дисциплина состоит из 3-х учебных модулей
Модуль 1
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | |||
| Лабораторные работы | |||
| Домашнее задание текущее | Не предусмотрено | ||
| Контроль по модулю 1 |
Модуль 2
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | |||
| Лабораторные работы | |||
| Домашнее задание текущее | Не предусмотрено | ||
| Контроль по модулю 2 |
Модуль 3
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоемкость, часы | Примечания |
| Лекции | |||
| Лабораторные работы | |||
| Контроль по модулю 2 |
МОДУЛЬ 1: Физико-химическое состояние вещества
Лекции
МОДУЛЬ 1: Физико-химическое состояние вещества
Лекции
Лекции 1- 4. Химическая термодинамика.
Функции состояния – внутренняя энергия, энтальпия. Функции процесса – теплота, работа. Расчет функций состояния в изопроцессах. Закон Гесса и следствия из него. Первый закон термодинамики. Температурная зависимость стандартного теплового эффекта реакции. Закон Кирхгофа. Второй и третий законы термодинамики. Энтропия. Уравнение Клаузиуса. Зависимость энтропии от температуры, давления и объема. Изменение энтропии в процессах. Уравнение Больцмана. Температурная зависимость стандартной энтропии химической реакции. Критерии направленности процесса. Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Методы расчета стандартной энергии Гиббса химических реакций. Системы переменного состава. Химический потенциал. Условия равновесия.
Лекции 5 – 6. Фазовые равновесия.
Фаза, компонент, число термодинамических степеней свободы. Правило фаз Гиббса. Однокомпонентные гомогенные системы. Расчет термодинамических функций идеальных газов по их спектрам. Определение параметров молекул по спектральным данным. Химический потенциал компонента в идеальных газовых растворах. Реальные газы. Уравнение состояния с вириальными коэффициентами. Другие формы уравнения состояния. Принцип соответственных состояний. Фугитивность и активность. Химический потенциал реального газа. Фазовые равновесия в однокомпонентных гетерогенных системах. Температурная зависимость давления насыщенного пара. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Эмпирическое правило Трутона. Примеры фазовых диаграмм. Применение правила фаз Гиббса. Фазовые переходы: первого и второго рода, монотропные и энантиотропные.
Двухкомпонентные системы. Метод физико-химического анализа. Применение правила фаз Гиббса. Виды равновесий. Физико-химические основы перегонки растворов. Равновесие «жидкий раствор – кристалл». Расчеты по диаграммам состояния.
Трехкомпонентные системы. Применение правила фаз Гиббса. Графическое изображение состава. Типы диаграмм состояния.
Лекции 7 – 10. Растворы
Классификация растворов. Межмолекулярное и химическое взаимодействие. Парциальные молярные величины. Уравнение Гиббса – Дюгема. Теплоты растворения и разбавления. Давление насыщенного пара компонента над раствором. Законы Рауля и Генри. Растворимость газов. Коллигативные свойства. Идеальные, неидеальные, предельно разбавленные растворы. Экстракция. Активность. Коэффициент активности. Первое и второе стандартные состояния. Методы определения активности и коэффициента активности компонентов раствора.
Лекции 11 — 13. Химическое равновесие
Термодинамическая теория химического сродства. Химическая переменная. Закон действующих масс. Стандартная термодинамическая константа равновесия и способы ее расчета. Статистический метод расчета констант равновесия газофазных реакций. Эмпирические константы равновесия, их связь со стандартной термодинамической константой равновесия. Расчет состава равновесной смеси. Уравнения изотермы, изобары и изохоры химической реакции. Влияние внешних факторов на смещение химического равновесия. Химическое равновесие в гетерогенных системах.
Лабораторные работы
Занятие 1. Исследование веществ методом электронного парамагнитного резонанса
Занятие 2. Спектрофотометрическое определение концентрации веществ в растворах
Занятие 3. Физико-химическое равновесие в системе фенол – вода.
Контроль выполнения модуля 1. Срок – 8 неделя.
МОДУЛЬ 2: Физико-химическое описание химических процессов
Лекции
МОДУЛЬ 2: Физико-химическое описание химических процессов
Лекции
Лекции 14 — 16. Электрохимия.
Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Средняя ионная активность электролита. Коэффициент активности. Электростатическая теория сильных электролитов Дебая – Хюккеля. Термодинамические свойства ионов. Движение ионов в электрическом поле. Электрическая проводимость растворов электролитов. Электрическая подвижность ионов. Числа переноса. Уравнение Кольрауша. Кондуктометрия и ее применение. Константа и степень диссоциации слабого электролита. Закон разведения Оствальда.
Электрохимические реакции. Термодинамическая теория ЭДС. Электродные потенциалы. Уравнения Нернста и Петерса. Типы электродов и электрохимических цепей. Диаграмма Пурбе. Потенциометрия и ее применение. Типы электрохимических источников тока и топливных элементов.
Лекции 17 — 19. Химическая кинетика.
Кинетика гомогенных реакций. Кинетические кривые. Скорость, молекулярность, порядок и константа скорости реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. Формальная кинетика. Элементарные необратимые реакции различных порядков. Время полупревращения. Методы определения частного порядка реакции по компоненту. Сложные реакции: обратимые, параллельные, последовательные. Метод лимитирующей стадии. Метод стационарных концентраций. Теории химической кинетики: активных столкновений и активированного комплекса. Мономолекулярные реакции в газовой фазе. Схема Линдемана. Цепные реакции и их механизм. Неразветвленные и разветвленные процессы. Предельные явления в разветвленных процессах. Фотохимические реакции. Гомогенные реакции в жидкой фазе. Быстрые и медленные реакции. Уравнение Смолуховского. Уравнение Бренстеда – Бьеррума.
Гетерогенные реакции. Кинетика зародышеобразования новой фазы. Уравнения степенного типа, Ерофеева – Аврами. Гетерогенные процессы с диффузионным лимитированием.
Лабораторные работы
Занятие 4. Экспериментальное определение термодинамических характеристик гальванического элемента.
Занятие 5. Потенциометрическое титрование
Занятие 6. Кинетика разложения пероксида водорода при гомогенном катализе
Контроль выполнения модуля 2. Срок – 13 неделя.
МОДУЛЬ 3: Управление физико-химическими процессами
Лекции
МОДУЛЬ 3: Управление физико-химическими процессами
Лекции 20 — 25. Катализ
Активность и селективность катализатора. Механизмы каталитического действия. Автокатализ, ингибирование. Гомогенный катализ. Кинетическое описание кислотно-основного катализа. Уравнение Бренстеда. Катализ комплексами переходных металлов. Ферментативный катализ. Уравнение Михаэлиса – Ментен.
Гетерогенный катализ. Основные стадии процесса. Роль адсорбции. Закон действующих поверхностей. Изотерма адсорбции Лэнгмюра. Уравнение Лэнгмюра – Хиншельвуда. Лимитирующие стадии гетерогенно-каталитической реакции. Механизм Ридиэла – Или.
Лабораторные работы
Занятие 7. Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле.
Контроль выполнения модуля 3. Срок – 17 неделя.
Домашние задания
не предусмотрено
Самостоятельная работа
Самостоятельная работа студента заключается в проработке материала лекций; подготовке к выполнению и защите лабораторных работ; выполнении индивидуального домашнего задания. Каждое домашнее задание включает в себя 5 практических и расчетных задач. Самостоятельная работа является как домашней, так и аудиторной (в том числе под контролем преподавателя на консультациях, где разбираются трудные вопросы из материала лекций, типовые варианты домашних и контрольных заданий, а также демонстрируются возможности использования математических программ при обработке результатов лабораторных работ).
Самостоятельная работа является как домашней, так и аудиторной под контролем преподавателя (КСР)
Зачетная работа
Итоговый контроль по дисциплине проводится на 17 неделе для студентов, которые неудовлетворительно освоили содержание модулей (т.е. для студентов, набравших менее 60 баллов).
ЛИТЕРАТУРА
Основная литература (ОЛ)
1. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. М.: Высшая школа.1999. 528 с.
2. Физическая химия. Под ред. К.С.Краснова. М.: Высшая школа. 1995. Т. 1. 512 с. Т. 2. 320 с.
Дополнительная литература (ДЛ)
1. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. А.А.Равделя, А.М.Пономаревой. Л.: Химия. 1983.
2. Задачи по физической химии / В. В. Еремин, С. И. Каргов, И. А. Успенская и др. – М.: Изд-во “Экзамен”, 2003. – 320 с.
3. Методические разработки кафедры к лабораторным работам
Методические пособия, изданные в МГТУ (МП)
1. Химическая термодинамика. Методические указания. / Е. Е. Гончаренко, В. А. Батюк, Н. М. Елисеева и др. М.: Изд-во МГТУ, 1994.
2. Сборник контрольных вопросов и задач для защиты лабораторных работ по курсу химии: Метод. указания /С.Л. Березина, А.М. Голубев, Е.Е. Гончаренко и др.; Под ред. А.М. Голубева - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 2009. – 84 с.
Электронные учебные пособия (ЭП)
1. Современная химия в техническом университете. Химия элементов и их соединений: электронное учебное пособие / Ермолаева В.И., Волков А.А., Горшкова В.М., Слынько Л.Е.- ФГУП НТЦ «Информрегистр», № 0320801585, от 4.08.08
Интернет – источники
1. http://window.edu.ru/catalog?p_rubr=2.2.74.7
2. http://www.ximicat.com/index.php?razdel=obs
3. http://rushim.ru/books/books.htm
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
для студентов ИУ2
Дисциплина во втором семестре состоит из 3-х учебных модулей и экзамена.
Модуль 1
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоёмкость,часы | Примечание |
| Лекции | 1-3 | ||
| Семинары | 1-4 | ||
| Домашнее задание Письменная работа | 1-5 | ||
| Контроль по модулю №1 |
Модуль 2
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоёмкость,часы | Примечание |
| Лекции | 4-10 | ||
| Семинары | 5-12 | ||
| Домашнее задание № 2 Письменная работа № 2 Домашнее задание № 3 Письменная работа № 3 | 5-9 9-12 | ||
| Контроль по модулю №2 |
Модуль 3
| Виды аудиторных занятий и самостоятельной работы | Сроки проведения или выполнения,недели | Трудоёмкость,часы | Примечание |
| Лекции | 11-17 | ||
| Семинары | 13-17 | ||
| Домашнее задание № 4 Письменная работа № 4 | 13-15 | ||
| Контроль по модулю №3 |
Модуль 4. Экзамен
МОДУЛЬ 1: КИНЕМАТИКА ТОЧКИ. ПРОСТЕЙШИЕ ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Лекции
Лекция 1.Предмет теоретической механики. Кинематика точки. Способы задания движения точки. Векторный способ задания движения. Траектория, скорость, ускорение точки. Задание движения точки в прямоугольных декартовых координатах. Траектория, скорость и ускорение точки. Пример Л5-12.13.
ОЛ-1, ГЛ. 1, §§ 1.1-1.4.
Лекция 2.Дифференцирование вектора постоянного модуля по скалярному аргументу. Задание движения точки на плоскости в полярных координатах. Траектория, скорость, ускорение точки. Пример. Естественный способ задания движения точки. Скорость и ускорение точки. Разложение ускорения по осям естественного трехгранника. Демонстрация прибора ТМ-8.
ОЛ-1, гл. 1, § 1.5.
Лекция 3.Кинематика твердого тела. Задание движения твердого тела, число степеней свободы. Теорема о проекциях скоростей двух точек твердого тела на прямую, проходящую через эти точки. Поступательное движение твердого тела, число степеней свободы. Траектории, скорости и ускорения точек тела. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Уравнение движения, число степеней свободы. Угловая скорость и угловое ускорение. Векторы угловой скорости и углового ускорения. Векторные и скалярные формулы для скоростей и ускорений точек тела. Демонстрация приборов ТМ-63, ТМ-47.
ОЛ-1, гл. 2, §§ 2.1-2.3.
Семинары
Занятие 1. Задание движения точки в прямоугольных декартовых координатах. Траектория, скорость и ускорение точки.
Ауд.: ОЛ5-10.12, 10.13, 12.14, 12.17
Дома: ОЛ4-3.2, 3.7(3.3),3.8(3.4), МП 1-4
Занятие 2.Задание движения точки на плоскости в полярных координатах. Траектория, скорость, ускорение точки. Естественный способ задания движения точки.
Ауд.: ОЛ4-3.18(3.10), 3.27 (3.20)
Дома: ОЛ4-3.21(3.13),3.22(3.15)
Занятие 3. Поступательное движение твердого тела. Траектории, скорости и ускорения точек тела. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Уравнение движения, угловая скорость и угловое ускорение. Скорости и ускорения точек тела.
Ауд.: ОЛ5-13.6,13.12,14.5
Дома: ОЛ4-4.5,4.9, ДЗ №1, МП 1-4, 14
Занятие 4.Решение задач типа ДЗ-1.
Ауд.: Задачи типа ДЗ-1.
Дома: ДЗ-1.
МОДУЛЬ 2: ПЛОСКОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА. СЛОЖНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ
Лекции
Лекции 4-5.Плоское движение твердого тела и движение плоской фигуры в ее плоскости. Уравнения плоского движения, число степеней свободы. Разложение движения на поступательное вместе с полюсом и вращательное вокруг оси, проходящей через полюс. Соотношение между скоростями двух любых точек плоской фигуры. Мгновенный центр скоростей – МЦС; методы его нахождения. Определение скоростей точек с помощью МЦС. Различные способы определения угловой скорости. Соотношение между ускорениями двух любых точек плоской фигуры. Понятие о мгновенном центре ускорений. Различные способы нахождения углового ускорения. Демонстрация приборов ТМ-26, ТМ-30. Пример ОЛ4-5.14.
ОЛ-1, гл. 3, §§ 3.1-3.9.
Лекции 6-7.Вращение твердого тела вокруг неподвижной точки. Число степеней свободы. Углы Эйлера. Уравнения движения. Мгновенная ось вращения. Векторы угловой скорости и углового ускорения. Скорости точек тела: векторная и ска