МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сыктывкарский государственный университет»

Институт естественных наук

Кафедра химии

УТВЕРЖДЕНО

На заседании учебно-методической

комиссии института ИЕН

«_3_» __сентября__2012 г.

Протокол №_1_

Председатель УМК ИЕН

______________

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Основы химии и технологии растительных биополимеров

Направление подготовки

020100.62 Химия

Квалификация (степень) выпускника

бакалавр

Форма обучения

Очная

Блок дисциплин Б3 ДВ3

Семестр_7_

Всего учебных занятий – _108_часа, _2_зачетных единицы.

В том числе:

Аудиторные _54_час, _1,5_ зачетных единиц, из них:

Лекции – _18_ часов, _0,5_ зачетных единиц;

Лабораторные занятия – _36_часов, _1_ зачетных единиц;

Самостоятельная работа – __49__ часов, _1 _ зачетная единица;

Занятия, проводимые в интерактивной и активной форме – 36 час.

Контроль самостоятельной работы – 5 час.

Форма текущего контроля: контрольная работа (1)

Промежуточный контроль – зачёт

Сыктывкар 2012

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сыктывкарский государственный университет»

Институт естественных наук

Кафедра химии

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Основы химии и технологии растительных биополимеров

Направление подготовки

020100.62 Химия

Квалификация (степень) выпускника

бакалавр

Форма обучения

очная

Сыктывкар 2012

ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ

И УТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

Рабочая программа составлена на основании ФГОС ВПО, в соответствии с целями (миссией) и задачами ООП ВПО и учебного плана направления 020100.62 Химия «бакалавр»

Составитель(ли) (или автор) рабочей программы

Профессор кафедры химии ИЕН, д. х.н. _________________()

Старший преподаватель кафедры химии ИЕН, к. х.н. ________________ ()

Сведения о рецензентах:

Ведущий научный сотрудник Института биологии Коми НЦ УрО РАН, профессор, д. х.н.____________________()

Доцент кафедры химии ИЕН, к. х.н. __________________ ()

Рабочая программа рассмотрена и одобрена

На заседании кафедры химии ИЕН

Протокол заседания №_1_ от «_31_»_августа_2012 г.

Заведующий кафедрой

Доцент, к. х.н _______________()

1. Цели освоения дисциплины

Основы химии и технологии растительных биополимеров – одна из дисциплин образовательной программы по направлению подготовки 020100.62 Химия «бакалавр».

Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и технологии природных биополимеров растительного происхождения – целлюлозы и лигнина представляют реальную научную основу комплексного и рационального использования природного сырья, имеют важное народнохозяйственное значение и особую актуальность для решения проблем лесного комплекса Республики Коми.

Цель данной дисциплины состоит в ознакомлении студентов с наиболее распространенными биополимерами растительного происхождения – целлюлозой и лигнином, их структурной организацией, основными физическими и химическими свойствами, методами их исследования, с современными тенденциями в области химической переработки растительного сырья, с персептивными направлениями практического использования целлюлозы и лигнина в различных областях народного хозяйства.

Студент должен знать: дисциплины, необходимых для изучения дисциплины «Основы химии и технологии растительных биополимеров»: высокомолекулярные соединения; органическая химия, химическая технология; представлять основные химические, физические и технические аспекты нефтехимическая
промышленность" href="/text/category/himicheskaya_i_neftehimicheskaya_promishlennostmz/" rel="bookmark">химического промышленного производства с учетом сырьевых и энергетических затрат

Студент должен уметь: проводить математическую обработку результатов измерений

Студент должен владеть: основами теории фундаментальных разделов химии; техникой лабораторного эксперимента

Самостоятельная работа студента включает: ведение конспектов лекций, чтение рекомендованной литературы, усвоение теоретического материала дисциплины; подготовка к практическим и лабораторным занятиям; работа с Интернет-источниками; подготовка к сдаче экзаменов.

2.Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Дисциплина «Основы химии и технологии растительных биополимеров» входит в вариативную часть профессионального (специального) цикла дисциплин Б 3, дисциплина по выбору ДВ 3. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы химии и технологии растительных биополимеров» составлен в соответствии с разделом ЕН. Ф.04 Государственного Образовательного Стандарта высшего профессионального образования для подготовки бакалавров и дипломированных специалистов по направлению: 020100 Химия.

3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) Основы химии и технологии растительных биополимеров

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

Владеет основами теории фундаментальных разделов химии (прежде всего неорганической, аналитической, органической, физической, химии высокомолекулярных соединений, химии биологических объектов, химической технологии) (ПК-2);

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Представляет основные химические, физические и технические аспекты химического промышленного производства с учетом сырьевых и энергетических затрат (ПК-5).

4. Структура и содержание дисциплины (модуля) Основы химии и технологии растительных биополимеров

Содержание дисциплины: Введение. Предмет и содержание курса «Основы химии и технологии растительных биополимеров». Виды и запасы растительного сырья. Лесосырьевая база современной целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности. Наиболее перспективные для химической переболтки виды растительного сырья. Недревесное растительное сырье. Основные представители. Основные промышленные способы переработки растительного сырья. Делигнификация растительного сырья. Химия варочных процессов. Химия отбелки целлюлозы. «Зеленая химия». Основные принципы «зеленой химии». Компонентный и химический состав растительного сырья. Гистохимический анализ целлюлозных волокон. Целлюлоза. Структурно-химическая характеристика. Основные физические и химические свойства. Полиморфные модификации целлюлозы. Методы исследования целлюлозы. Лигно-углеводный комплекс. Лигнин. Структурно-химическая характеристика. Основные физические и химические свойства. Структурные единицы. Основные типы связей. Функциональные группы. Методы исследования лигнина. Химические процессы и продукты безотходной переработки древесины в высокомолекулярные продукты. Основные области практического применения целлюлозы и лигнина.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы 108 часов.

№ п/п

Раздел

дисциплины

Семестр

Неделя

семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

Форма промежуточной аттестации

1

Основы химии и технологии растительных биополимеров

3

18

Л-18

ЛАБ-36

С-49

зачет

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

дисциплины «Основы химии и технологии растительных биополимеров»

№

Наименование разделов, тем

Количество часов по учебному плану

Всего часов

Аудиторная нагрузка

Самостоятельная работа

Всего

В том числе

лекции

лабор.

1

Введение. Предмет и содержание курса «Основы химии и технологии растительных биополимеров». Виды и запасы растительного сырья. Лесосырьевая база современной целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности. Наиболее перспективные для химической переболтки виды растительного сырья.

7

6

2

4

1

2

Недревесное растительное сырье. Основные представители.

12

6

2

4

6

3

Основные промышленные способы переработки растительного сырья. Делигнификация растительного сырья. Химия варочных процессов. Химия отбелки целлюлозы.

12

6

2

4

6

4

«Зеленая химия». Основные принципы «зеленой химии».

12

6

2

4

6

5

Компонентный и химический состав растительного сырья. Гистохимический анализ целлюлозных волокон.

12

6

2

4

6

6

Целлюлоза. Структурно-химическая характеристика. Основные физические и химические свойства. Полиморфные модификации целлюлозы. Методы исследования целлюлозы.

12

6

2

4

6

7

Лигно-углеводный комплекс.

12

6

2

4

6

8

Лигнин. Структурно-химическая характеристика. Основные физические и химические свойства. Структурные единицы. Основные типы связей. Функциональные группы. Методы исследования лигнина.

12

6

2

4

6

9

Химические процессы и продукты безотходной переработки древесины в высокомолекулярные продукты. Основные области практического применения целлюлозы и лигнина.

12

6

2

4

6

10

КРС

5

ИТОГО

108

54

18

36

49

5. Образовательные технологии

Использование интерактивных технологий в образовательном процессе:

- презентации

- специализированные научные фильмы по профилю подготовки

- обучающие компьютерные программы по профилю подготовки

Использование интерактивных форм обучения в образовательном процессе:

- тематические учебные конференции (самостоятельная работа студентов)

- учебные дискуссии на заданную тему

- мастер-классы ведущих специалистов Институтов Коми НЦ УрО РАН

Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет не менее 10 % аудиторных занятий.

Занятия лекционного типа для соответствующих групп студентов составляет 5 % аудиторных занятий.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Рабочей программой дисциплины «Основы химии и технологии растительных биополимеров» предусмотрена самостоятельная работа студентов в объеме 49 часов. Самостоятельная работа проводится с целью углубления знаний по дисциплине и предусматривает:

–  чтение студентами рекомендованной литературы и усвоение теоретического материала дисциплины;

–  подготовку к лабораторным занятиям;

–  работу с Интернет-источниками;

–  подготовку к выполнению контрольной работы и зачету.

Планирование времени на самостоятельную работу, необходимого на изучение настоящей дисциплины, студентам лучше всего осуществлять на весь семестр, предусматривая при этом регулярное повторение пройденного материала. Материал, законспектированный на лекциях, необходимо регулярно дополнять сведениями из литературных источников, представленных в рабочей программе дисциплины. По каждой из тем для самостоятельного изучения приведенных в рабочей программе дисциплин следует сначала прочитать рекомендованную литературу и при необходимости составить краткий конспект основных положений, терминов, сведений, требующих запоминания и являющихся основополагающими в этой теме, а также для освоения последующих разделов курса.

Для расширения знаний по дисциплине рекомендуется использовать Интернет-ресурсы: проводить поиск в различных системах, таких как www. *****, www. *****, www. *****, www. .

Виды внеаудиторной работы студентов, подготовка к лабораторным работам, контрольной работе, зачету, ответы на контрольные вопросы по:

1. , Кочева и лигнин – свойства и применение. – Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2006. – 248 с.

2. Карманов и структурная организация лигнина. Екатеринбург. 2004.

ВОПРОСЫ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Вопросы для зачета соответствуют компетенциям ПК-2 и ПК-5.

Лесосырьевая база современной целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности. Химический состав растительного сырья. Целлюлоза. Общие сведения. Целлюлоза как высокомолекулярное соединение. Химическое строение целлюлозы. Функциональные группы целлюлозы. Основные физические и химические свойства целлюлозы. Полиморфизм целлюлозы. Целлюлоза I. Целлюлоза II. Надмолекулярная структура целлюлозы. Практическое значение целлюлозы. Микрокристаллическая целлюлоза. Способы получения. Лигнин. Общие сведения. Лигнин как высокомолекулярное соединение. Распространенность, роль в растениях, цветные реакции лигнинов. Функции лигнина в растениях. Химическая структура лигнинов. Основные физические и химические свойства лигнина. Основные мономерные предшественники хвойных, лиственных и недревесных лигнинов. Функциональные группы лигнина. Продукты нитробензольного окисления лигнина: ароматические альдегиды. Дилигнолы. Модели структуры лигнина. Поливариантность типов связей в макромолекулах лигнина. Малоизмененные и технические лигнины.

ВОПРОСЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЧЕТ

Вопросы для зачета соответствуют компетенциям ПК-2 и ПК-5.

1.  Целлюлоза. Структурно-химическая характеристика. Основные физические и химические свойства. Полиморфные модификации целлюлозы.

2.  Методы исследования целлюлозы. Лигно-углеводный комплекс.

3.  Лигнин. Структурно-химическая характеристика. Уровни структурной организации.

4.  Химическая структура лигнинов. Фенилпропановая единица (ФПЕ). Основные мономерные предшественники хвойных, лиственных и недревесных лигнинов. Конифериловый, синаповый и п‑кумаровый (п‑оксикоричный) спирты.

5.  Гваяцильные и гваяцилсирингильные лигнины. Функциональные группы лигнина (метоксилы; гидроксилы фенольные и алифатические, карбоксилы, a-, b-, g-карбонилы).

6.  Поливариантность типов связей в макромолекулах лигнина (алкил-арилэфирные, арил-арильные, алкил-алкильные связи). Резонансные процессы, мезомерные формы мономерных феноксильных радикалов

7.  Основные физические и химические свойства лигнина. Структурные единицы. Основные типы связей. Функциональные группы.

8.  Современные методы исследования структуры лигнина.

9.  Химические процессы и продукты безотходной переработки древесины в высокомолекулярные продукты.

10.  Основные области практического применения целлюлозы и лигнина.

ВОПРОСЫ, ВЫНОСИМЫЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ОБУЧЕНИЕ

Вопросы соответствуют компетенциям ПК-2 и ПК-5.

1.  Виды и запасы растительного сырья. Лесосырьевая база современной целлюлозно-бумажной и гидролизной промышленности.

2.  Использование лигнина в медицине.

3.  Использование целлюлозы в медицине.

4.  Области практического использования технических лигнинов.

5.  Микрокристаллическая целлюлоза. Области практического использования МКЦ.

6.  Использование МКЦ в медицине.

7.  Использование МКЦ в лабораторной практике.

8.  Основные варочные процессы. Сульфатная варка. Сульфитная варка.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) Основы химии и технологии растительных биополимеров

а) основная литература:

1. , Кочева и лигнин – свойства и применение. – Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2006. – 248 с.

2. Карманов и структурная организация лигнина. Екатеринбург. 2004.

б) дополнительная:

1.  Комплексная химическая переработка древесины. Под ред. . Архангельск: АГТУ, 2001 г.

2.  , , Карманов химия лигнина. АГТУ. 2009.

3.  Базарнова древесины и ее основных компонентов / Методическое пособие. – Барнаул, 2002.

4.  , , Леонович работы по химии древесины и целлюлозы. – М.: Экология, 1991. – 320 с.

Научные журналы:

1. Журнал «Химия растительного сырья»

2. Журнал «Химия природных соединений»

3. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал

в) Интернет-ресурсы:

1.  http://www. wpi. edu/Academics/Depts/Chemistry/Courses/General/

2.  http://www. wpi. edu/Academics/Depts/Chemistry/Courses/General/kinfephtim. html

3.  http://wps. pearsoned. co. uk/ema_uk_he_housecroft_inorgchem_2/

4.  http://www. usd. edu/~gsereda/computer. html

5.  http://www. jce. divched. org/CERS/

6.  http://www. uni-regensburg. de/Fakultaeten/nat_Fak_IV/Organische_Chemie/ Didaktik/ Keusch/link. htm

http://www. rsc. org/Membership/Networking/InterestGroups/EducationalTechniques/ChemistryCassettes/index. asp

7.  http://www. *****/departments/chemistry/site/org/cw/chemw. pdf

8.  ***** http://www. *****/modules/library/viewcat. php? cid=9&orderby=titleD.

г) программное обеспечение:

Пакет Microsoft Office, включающий в себя Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Access, Microsoft PowerPoint, Microsoft Outlook.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Основы химии и технологии растительных биополимеров

Перечень лабораторных работ и требуемые химические реактивы, оборудование и лабораторная посуда

1.  Техника безопасности. Знакомство с методами и приемами работы по курсу лабораторного практикума «Основы химии и технологии растительных биополимеров».

2.  Определение влажности древесины высушиванием.

Реактивы: Анализируемое растительное сырье.

Оборудование: сушильный шкаф, щипцы, аналитические весы.

Лабораторная посуда: эксикатор, бюксы.

Определение зольности методом сжигания.

Реактивы: Анализируемое растительное сырье.

Оборудование: муфельная печь, щипцы, аналитические весы.

Лабораторная посуда: эксикатор, бюкс

3.  Определение содержания лигнина с 72%-ной серной кислотой в модификации Комарова

Реактивы: Обессмоленное растительное сырье, серная кислота.

Оборудование: колбогрейка, водоструйный насос.

Лабораторная посуда: коническая колба с притертой пробкой на 50 мл, круглодонная колба на 500 мл, обратный холодильник, фильтр Шотта (ПОР 160), колба Бунзена, мерный цилиндр на 100 м.

4.  Определение содержания целлюлозы азотно-спиртовым методом (метод Кюршнера).

Реактивы: Обессмоленное растительное сырье, этиловый спирт 96%-ый, азотная кислота.

Оборудование: колбогрейка, водоструйный насос.

Лабораторная посуда: круглодонная колба на 250 мл, мерный цилиндр на 25 мл, обратный холодильник, фильтр Шотта (ПОР 160), колба Бунзена.

5.  Выделение диоксанлигнина из древесины (метод Пеппера).

Реактивы: Исходное растительное сырье, диоксан, соляная кислота, гидрокарбонат натрия сульфат натрия, диэтиловый эфир.

Оборудование: колбогрейка, ротационный испаритель, водоструйный насос, погружная мешалка.

Лабораторная посуда: круглодонная колба на 1000 мл, обратный холодильник, колба Бунзена, воронка Бюхнера, стакан на 2000 мл, коническая колба на 1000 мл.

6.  Защита лабораторных практикумов.

КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ ЛИТЕРАТУРОЙ

Дисциплины «Основы химии и технологии растительных биополимеров»

Блок дисциплин Б3 ДВ3

Направление подготовки 020100.62 – Химия «бакалавр»

Институт естественных наук

Форма обучения: очная

Число студен-тов

Список литературы

Кол-во

экземп.

Кол-во

экземп.

на 1 студента

20

Основная литература:

1. , Кочева и лигнин – свойства и применение. – Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН, 2006. – 248 с.

2. Карманов и структурная организация лигнина. Екатеринбург. 2004.

3. , Зурабян химия. М., Дрофа. 20с.

Дополнительная литература:

Научные журналы:

«Химия растительного сырья»

10

11

эбс

0,5

0,5

1

Составитель, д. х.н. ___________________

К. х.н. ___________________

Зав. кафедрой химии _______________________________

Дата составления карты « » 2012 г.

СОГЛАСОВАНО:

Представитель библиотеки СыктГУ ____________________

« » _____________ 2012 г.