Рабочая программа дисциплины (стр. 1 )

УТВЕРЖДАЮ

Директор-проректор ИФВТ

____________

«___»_______________2010 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Химия

НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП

280100 Природообустройство и водопользование

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА) ___________________________________________________________

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) 62 бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2010 г.

КУРС____I___ СЕМЕСТР ____ I ____

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ _3_

ПРЕРЕКВИЗИТЫ общая химия и общая физика, биология и экология (в рамках курсов средней школы)

КОРЕКВИЗИТЫ гидрология, климатология и метеорология, гидрогеология и основы геологии, почвоведение, организация и технология работ по природообустройству и водопользованию, эксплуатация и мониторинг систем и сооружений, машины и оборудование для природообустройства и водопользования, основы строительного дела, безопасность жизнедеятельности, электротехника электроника и автоматизация, природнотехногенные комплексы и основы природообустройства, водохозяйственные системы и водопользование

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Семестр Осенний

Лекции	27	часов (ауд)
Лабораторные занятия	18	часов (ауд)
Практические занятия	9
Всего аудиторных занятий -	54	часов
Самостоятельная (внеаудиторная) работа	54	часа
Общая трудоемкость -	108	часов
Зачет в 1 семестре

ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ _ тестирование

ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ_кафедра ОНХ

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_____________

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________

2010 г.

1. Цели освоения дисциплины «Химия»

Цели освоения дисциплины «Химия» в области обучения, воспитания и развития, соответствующие целям ООП, указаны в таблице 1.

Таблица 1.

Соответствие целей дисциплины целям ООП

Код цели	Цели освоения дисциплины	Цели ООП
Ц1	Формирование способности понимать химическую суть процессов и использовать основные законы общей химии в профессиональной деятельности	Подготовка выпускников к проектно-изыскательской деятельности в области проведения изысканий для формирования базы данных при проектировании объектов природообустройства и водопользования, оценки их состояния при инженерно-экологической экспертизе и мониторинге влияния на окружающую среду
Ц2	Формирование способности выполнять расчеты физико-химических параметров технологических процессов	Подготовка выпускников к производственно-технологической деятельности в области в области эксплуатации объектов природообустройства и водопользования и реализации мероприятий по снижению негативных последствий природопользования
Ц3	Формирование умений и навыков составления технической документации, отчетов, нормативных документов	Подготовка выпускников к организационно-управленческаой деятельности в области составления технической документации и контроля качества работ
Ц4	Формирование творческого мышления, объединение фундаментальных знаний основных законов и методов химических исследований при проведении лабораторного или промышленного эксперимента с последующей обработкой и анализом результатов исследований	Подготовка выпускников к научно-исследовательской деятельности при участии в решении отдельных научно-исследовательских и научно-прикладных задач по разработке новых методов и технологий в области природообустройства, водопользования и обводнения, по научному обоснованию режимов функционирования объектов природообустройства, водопользования и обводнения, по оценке воздействия природообустройства и водопользования на природную среду.

2. Место дисциплины «Химия» в структуре ООП

Дисциплина «Химия» включена в базовую (обязательную) часть профессионального цикла. Для полноценного усвоения данной дисциплины студент должен владеть базовыми знаниями в области общей теоретической физики, основ математики и экологии. Также дисциплина основывается на базовых знаниях, полученных студентами при изучении химии и биологии в курсе средней школы. Они владеют химической терминологией, понимают основные химические и физические явления, а также знают основы экологии. Изучение данной дисциплины позволяет студенту получить углубленные знания и навыки в области гидрологии, климатологии и метеорологии, гидрогеологии и основах геологии, почвоведения и прочих дисциплинах профессионального цикла.

3. Результаты освоения дисциплины «Химия»

По окончании изучения дисциплины «Химия» студент будет способен: решать технологические задачи, используя термодинамические и кинетические подходы: предопределять возможность протекания химического процесса, подбирать условия его оптимизации и проводить количественные расчеты основных параметров реакции, характеризовать общие свойства элементов, простых и сложных неорганических соединений, выявлять закономерности их изменения.

По окончании изучения дисциплины студент будет:

знать: суть основных законов химии и химических превращений

свойства и основные способы получения неорганических веществ

закономерности изменения физических и химических свойств простых и сложных веществ в соответствии с Периодическим законом

уметь: проводить стехиометрические расчеты; определять термодинамическую возможность протекания химических процессов;

записывать уравнения реакций химических превращений веществ и их получения;

проводить аналогии в изменении свойств химических соединений;

иметь навыки: проведения химического эксперимента;

выявления взаимосвязи между структурой, свойствами и реакционной способностью химических соединений;

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

общекультурные (ОК):

Результат 1. Владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);

Результат 2. Умение логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-3);

Результат 3. Готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-5);

Результат 4. Осознание социальной значимости своей будущей профессии, владением высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности, способностью находить профессиональные решения, в том числе в нестандартных ситуациях, и готовностью нести за них ответственность (ОК-7);

Результат 5. Владение основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОК-9).

профессиональные(ПК):

Результат 6. Сспособность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин, методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач (ПК-1);

Результат 7. Способность предусмотреть меры по сохранению и защите экосистемы в ходе своей общественной и профессиональной деятельности (ПК-2);

при проектно-изыскательской деятельности:

Результат 8. способностью проводить изыскания по оценке состояния природных и природно-техногенных объектов для обоснования принимаемых решений при проектировании объектов природообустройства и водопользования (ПК-5);

Результат 9. Способность использовать методы выбора структуры и параметров систем природообустройства и водопользования (ПК-7);

Результат 10. Способность использовать методы эколого-экономической и технологической оценки эффективности при проектировании и реализации проектов природообустройства и водопользования (ПК-10);

при производственно-технологической деятельности:

Результат 11. Способность принять профессиональные решения при строительстве и эксплуатации объектов природообустройства и водопользования (ПК-11);

при организационно-управленческой деятельности:

Результат 12. Способность организовывать работу малых групп исполнителей с обеспечением требований безопасности жизнедеятельности на производстве (ПК-13);

Результат 13. Способность участвовать в разработке организационно-технической документации, документов систем управления качеством (ПК-14);

Результат 14. Способность решать задачи при выполнении работ по стандартизации, метрологическому обеспечению, техническому контролю в области природообустройства и водопользования (ПК-15);

при научно-исследовательской деятельности:

Результат 15. Готовность участвовать в решении отдельных задач при исследованиях воздействия процессов строительства и эксплуатации объектов природообустройства и водопользования на компоненты природной среды (ПК-17).

4. Структура и содержание дисциплины

Раздел 1. Основные понятия и законы химии

1.1. Основные понятия в химии: атом, химический элемент, изотопный состав атомов, молекула, простые и сложные вещества. Аллотропия. Валентность. Химический эквивалент, молярная масса эквивалента.

1.2. Фундаментальные и частные законы. Закон сохранения массы-энергии; закон эквивалентов, постоянства состава, кратных отношений, Авогадро, Дюлонга-Пти. Уравнение состояния идеального газа.

1.3. Окислительно-восстановительные реакции. Понятия: окислитель и восстановитель. Классификация ОВР. Метод полуреакций как способ уравнивания ОВР.

1.4. Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля растворённого вещества, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр, моляльная концентрация, мольные доли. Растворимость, коэффициент адсорбции и абсорбции. Перерасчёт одного способа выражения концентрации в другой.

Раздел 2. Строение вещества

2.1. Строение атома. Характеристика элементарных частиц, составляющих атом. Состав ядра. Изотопы.

История развития представлений о строении атома. Теоретические основы современной теории строения атома - квантовой механики: квантование энергии электрона в атоме, двойственная природа электрона, вероятностный характер законов микромира. Стоячие волны в одно-, двух - и трехмерном пространстве. Гипотеза Луи де Бройля, принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция электрона в атоме. Уравнение Шредингера. Квантовые числа. Атомные орбитали, энергетические уровни и подуровни, основные принципы их заполнения: принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Гунда. Электронные формулы атомов, валентные электроны. Явление «провала» электрона. Валентные возможности атомов.

2.2. Периодический закон и периодическая система . Периодический закон . Опыты Мозли. Связь электронного строения атома с его положением в периодической системе. Свойства атомов, периодически изменяющиеся в зависимости от атомного номера: радиусы атомов и ионов, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность.

2.3.Химическая связь и строение молекул. Основные особенности химического взаимодействия и механизм образования химической связи. Типы связей и влияние характера химической связи на химические свойства веществ. Энергия связи, длина связи, валентный угол, характеристики полярности связи: дипольный момент, эффективный заряд, степень ионности, их взаимосвязь.

Ковалентная связь. Способы рассмотрения ковалентной связи. Метод валентных связей, его основные положения. Обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи. Теория гибридизации и пространственная структура молекул. Метод ОЭПВО. Метод молекулярных орбиталей (МО), его основные положения. Связывающие и разрыхляющие МО, последовательность их заполнения электронами. Объяснение свойств молекул методом МО.

Ионная связь, ее энергия, особенности соединений с ионной связью. Энергия и координационные числа ионных кристаллов. Взаимная поляризация ионов в ионных соединениях, закономерности изменения поляризующего действия катионов и поляризуемости анионов. Объяснение свойств веществ взаимной поляризацией ионов.

Особенности химической связи в металлах. Зонная теория как распространение метода МО на кристаллы; объяснение электропроводности металлов зонной теорией. Объяснение пластичности металлов.

Водородная связь, ее природа и энергия. Влияние водородных связей на свойства веществ.

Межмолекулярные взаимодействия, их проявления, природа (ориентацион - ный, индукционный и дисперсионный эффект) и энергия. Уравнение состояния реального газа.

Агрегатные состояния вещества с позиций химических связей между его частицами. Кристаллическая и аморфная структуры твердого состояния. Классификация кристаллов по типу химической связи между частицами. Дефектность и непостоянство состава твердых веществ.

2.4.Комплексные соединения. Строение комплексных соединений (КС), классификация и номенклатура КС. Поведение комплексных соединений в растворах, константы нестойкости КС. Рассмотрение химической связи в КС с точки зрения электростатической теории, метода валентных связей, теории кристаллического поля (ТКП). Объяснение на их основе координационных чисел комплексообразователей, формы, окраски и магнитных свойств комплексных соединений.

Раздел 3. Закономерности протекания химических реакций.

3.1. Химическая термодинамика. Система термодинамических (ТД) понятий: ТД система, химическая фаза и компонент, гомо - и гетерогенные системы, ТД параметры и функции.

Первый закон термодинамики, тепловой эффект изохорного и изобарного процессов. Внутренняя энергия и энтальпия. Энтальпия образования вещества и химической реакции. Закон Гесса и его следствия, термохимические расчёты. Закономерности изменения энтальпий образования веществ по периодам и группам. Энтропия. Второй и третий законы термодинамики. Закономерности изменения энтропии. Энергия Гиббса. Направление протекания химических реакций. Термодинамически устойчивые вещества.

3.2 Химическое равновесие. Обратимые и необратимые химические реакции. Химическое равновесие с позиций термодинамики и кинетики. Признаки истинного химического равновесия. Закон действия масс для равновесия. Константа равновесия, ее связь с энергией Гиббса. Принцип Ле Шателье, его практическое значение.

3.3. Химическая кинетика. Система основных понятий химической кинетики: гомогенные, гетерогенные и топохимические реакции; простые и сложные реакции; молекулярность: моно-, би - и тримолекулярные реакции; механизм химических реакций; последовательные, параллельные, цепные реакции; лимитирующая стадия.

Скорость химической реакции. Закон действия масс для скоростей простых и сложных реакций. Кинетические уравнения, порядок реакции и порядок по веществу, экспериментальный способ установления частных порядков. Константа скорости химической реакции, ее физический смысл.

Распределение молекул вещества по энергии. Знергия активации. Уравнение Аррениуса, методы расчета энергии активации. Энергетический профиль реакции.

Понятие о катализе. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализаторы, механизм влияния катализатора на скорость химической реакции.

3.4. Электрохимические процессы. Механизм возникновения электродного потенциала на границе металл – раствор. Стандартные электродные потенциалы, их измерение с помощью водородного электрода. Уравнение Нернста. Ряд напряжений металлов. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, направление протекания ОВР.

Гальванические элементы как источники электрической энергии. Электродвижущая сила, ее связь с энергией Гиббса. Концентрационные элементы. Топливные элементы. Водородная энергетика. Аккумуляторы.

Электролиз растворов и расплавов веществ. Напряжение разложения и перенапряжение. Порядок разрядки ионов на электродах. Электролиз с растворимым анодом. Количественные закономерности электролиза (законы Фарадея). Применение электролиза.

Раздел 4. Растворы

Закономерности процессов растворения. Изменение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса при растворении. Разбавленные, насыщенные и пересыщенные растворы.

Растворы неэлектролитов. Коллигативные свойства растворов: давление насыщенного пара растворителя над раствором, температуры кипения и замерзания, осмотическое давление.

Теория электролитической диссоциации. Показатели диссоциации: степень, константа, изотонический коэффициент. Особенности растворов сильных электролитов. Произведение растворимости малорастворимых электролитов. Электролитическая диссоциация воды, ионное произведение воды. Водородный показатель. Индикаторы.

Направление и полнота протекания ионных реакций. Гидролиз солей, его основные показатели: константа и степень гидролиза, водородный показатель.

Раздел 5. Химическая экология и окружающая среда

Экологические понятия. Концепция экосистем. Биосистема и биотический компонент. Принцип энерджентности. Кибернетическая природа экосистем. Факторы, определяющие степень стабильности экосистем. Классификация экосистем. Биотен и биоценоз. Сукцессии. Понятия "окружающая среда", "биосфера", "ноосфера".

Химическая экология гидросферы. Гидросфера и Мировой океан. Условная прозрачность воды. Влияние антропогенных факторов на гидросферу. Биологическая вода, ювенильные воды. Пленочная, капиллярная, гравитационная вода и гидродинамические различия между ними. Регулирование рН речных и озерных вод. Различие между средним элементным составом поверхности пресных вод суши и мирового океана.

Химическая экология и традиционная энергетика. Биогеохимические циклы и круговороты химических веществ. Химический мониторинг окружающей среды. Химическая эволюция биосферы.

Структура дисциплины «Химия» по разделам и видам учебной деятельности (лекция, лабораторная работа, практическое занятие, семинар, коллоквиум, курсовой проект и др.) представлена в таблице 2.

Таблица 2.

Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения

№ п/п	Название раздела/темы	Аудиторная работа (час)	СРС (час)	Колл, Контр. Р.	Итого
Лекции	Практ. зан.	Лаб. зан.
1	Основные законы химии	2	2	6	12	-	22
2	Строение вещества	8	4	-	15	2	29
3	Закономерности химических реакций	6	3	2	12	2	25
4	Растворы	11	-	4	15	2	32,
5	Итого	27	9	12	54	6	108

4.3 Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.

Таблица 2.

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения

№	Формируемые компетенции	Разделы дисциплины
1	2	3	4	5
1.	ОК-1	+	+	+	+	+
2.	ОК-3	+	+	+	+	+
3.	ОК-5	+	+	+	+	+
4.	ОК-7	+	+	+	+	+
5.	ОК-9			+	+	+
6.	ПК-1	+		+	+	+
7.	ПК-2				+	+
8.	ПК-5	+		+	+	+
9.	ПК-7	+		+	+	+
10.	ПК-10			+	+	+
11.	ПК-11		+	+	+	+
12.	ПК-13	+		+	+
13.	ПК-14	+		+	+
14.	ПК-15	+		+	+
15.	ПК-17	+	+	+	+	+

5. Образовательные технологии