Программа дисциплины «Основы минералогии и кристаллохимии» для специальности 540101.М.-«Химия» (стр. 1 )

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Тобольский государственный педагогический институт им. »

Кафедра химии и МПХ

Утверждена

на заседании кафедры

химии и МПХ

протокол

от «__» января 2008 г.

Программа дисциплины

«Основы минералогии и кристаллохимии»

для специальности 540101.М.-Химия

Программу составила:

к. п.н., старший преподаватель

Тобольск, 2007

Пояснительная записка

Программа составлена для магистрантов обучающихся на биолого-химическом факультете педагогического института для специальности 540101.М.-Химия.

Изyчение данного курса заканчивается экзаменом. Выполнение кyрсовых работ и ВКР не предyсмотрено.

Всего на изучение дисциплины отводится 84 часа, в том числе 20 часов лабораторно-семинарских работ, 62 часа на самостоятельную работу студентов и 2 часа КСР.

1. Цели и задачи дисциплины

"Основы минералогии и кристаллохимии" единственный из дисциплин геологического цикла, знакомящий магистрантов со строением и вещественным составом земной коры и Земли в целом, с минералами и горными породами, с рудами чёрных, цветных и благородных металлов, с природными органическими образованиями - нефтью, углем и торфом, имеющими чрезвычайно важное значение для различных отраслей народного хозяйства. Знание этих вопросов необходимо для будущих учителей-химиков.

 Знакомство с различными природными соединениями - минералами и горными породами, являющимися сырьем для различных химических соединений и элементов, позволит студентам лучше освоить свойства и взаимодействие веществ в лабораторных и производственных условиях и даст необходимые знания по возможностям практического использования агрономических руд при химизации сельского хозяйства.

Целью дисциплины «Основы минералогии и кристаллохимии» является вооружение магистрантов основными знаниями в области минералогии и кристаллохимии (науки о вещественном составе земной коры, являющейся базисом для изучения минералогии, петрографии, геохимии, курса полезных ископаемых).

Дисциплина «Основы минералогии и кристаллохимии» ориентирует на учебно - воспитательный, культурно - просветительный, научно - методический виды профессиональной деятельности.

1. В области учебно - воспитательной деятельности:

- осуществление процесса обучения курса «Основы минералогии и кристаллохимии» в соответствии с образовательной программой;

- планирование и проведение учебных занятий по основам минералогии и кристаллохимии с учетом специфики тем и разделов программы и в соответствии с учебным планом;

- использование современных научно обоснованных приемов, методов и средств обучения химии, в том числе технических средств обучения, информационных и компьютерных технологий;

- реализация личностно-ориентированного подхода к образованию;

2.В области культурно- просветительной деятельности:

- воспитание магистрантов, формирование у них духовных, нравственных ценностей и патриотических убеждений;

- формирование общей культуры магистрантов;

3. В области научно - методической деятельности:

- выполнение научно-методической работы, участие в работе научно-методических объединений;

- обеспечение охраны жизни и здоровья магистрантов во время образовательного процесса;

- организация самостоятельной работы и внеурочной деятельности магистрантов;

-формирование у магистрантов общего химического мировоззрения и развитие химического мышления;

- применение современных средств оценивания результатов обучения.

2.Требования к уровню освоения содержания дисциплины

После изучения данной дисциплины магистрант должен:

знать:

- минералы Земли и небесных светил;

- классификацию, физические свойства минералов;

- историю камня, группы цветных камней;

- генетическую классификацию месторождений драгоценных и

поделочных камней;

- основные сведения о кристаллографии;

- внутреннее строение кристаллов;

- типы химических связей;

- структуру кристаллов;

- типы кристаллических решеток.

уметь:

- проводить исследования минералов по внешним признакам: твердость,

удельный вес, цвет минералов и цвет черты, блеск, спайность и излом,

особые свойства минералов;

- уметь составлять и решать задачи по минералогии и кристаллохимии.

- владеть навыками научно - исследовательской работы, определения различных минералов по их физическим свойствам.

3.Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов ОДО	Семестр
X
Общая трудоемкость дисциплины	84	84
Аудиторные занятия: в том числе: лекции, практические занятия (семинары)	20	20
КСР	2	2
Самостоятельная работа	62	62
Сообщения	10	10
Доклады	10	10
Самостоятельная проработка тем	10	10
Решение задач	10	10
Выполнение химического эксперимента	12	12
Выполнение тестов	10	10
Вид отчетности по дисциплине	Экзамен	Экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Всего (часов)	ПР
ОДО
1	Химическое учение об окружающей человека мертвой природе. Минералы Земли и небесных светил.	10	10
2	Камни. Технические и драгоценные камни, самоцветы. Руды.	4	4
3	Кристаллы и свойства. Строение кристаллов. Методы их исследования.	6	6

4.2. Содержание разделов дисциплины.

4.2.1.Лекционный курс (не предусмотрен)

4.2.2. Практические (семинарские) занятия

№ занятия	Наименования темы практического занятия	Раздел, тема дисциплины	Количество часов
1	Основы минералогии и кристаллографии.	Раздел 1 Минералы Земли и небесных светил. Тема: «Теоретические основы минералогии, петрографии и кристаллографии».	2
2	Вклад ученых в развитии минералогии и кристаллографии	Раздел 1 Минералы Земли и небесных светил. Тема: «Вклад ученых в развитии минералогии и кристаллографии».	2
3	Строение Солнечной системы. Формы и размеры Земли. Химический состав Земли. Химический состав земной коры.	Раздел 1 Минералы Земли и небесных светил. Тема: «Строение Солнечной системы. Формы и размеры Земли. Химический состав Земли. Химический состав земной коры».	2
4	Строение Солнечной системы. Формы и размеры Земли. Химический состав Земли. Химический состав земной коры.	Раздел 1 Минералы Земли и небесных светил. Тема: «Решение задач».	2
5	Музеи минералов в России.	Раздел 1 Минералы Земли и небесных светил. Тема: «Музеи минералов в России».	2
6	Руды на основе железа, меди, цинка, хрома, марганца.	Раздел 2 Руда. Горная порода. Камни. Тема: «Руды на основе железа, меди, цинка, хрома, марганца».	2
7	Технические и драгоценные камни. Их происхождение и техническое использование.	Раздел 2 Руда. Горная порода. Камни. Тема: «Технические и драгоценные камни. Их происхождение и техническое использование».	2
8	Кристаллы, их строение, свойства, методы исследования.	Раздел 3. Кристаллы. Тема: «Кристаллы и их свойства».	2
9	Кристаллы, их строение, свойства, методы исследования.	Раздел 3. Кристаллы. Тема: «Типы кристаллических решеток. Структура кристаллов. Дефекты в кристаллах».	2
10	Кристаллы, их строение, свойства, методы исследования.	Раздел 3. Кристаллы. Тема: «Решение задач. Вывод химической формулы».	2

* Развернyтые планы семинарских занятий и методические yказания к их выполнению приведены в приложении № 1 УМК

4.2.3. Задания для самостоятельной работы студентов

Раздел и темы рабочей программы для самостоятельного изучения	Перечень домашних заданий и других вопросов для самостоятельного изучения	Сроки выполнения	Количество часов
Раздел 1 Минералы Земли и небесных светил. Тема: Минералы Земли и небесных светил.	1. Провести химический эксперимент по физическим свойствам минералов. 2. Подготовить доклад по теме: «Процессы минералообразования в природе».	Сентябрь	4 4
Раздел 2.Камни. Технические и драгоценные камни, самоцветы. Руды. Тема: Камни. Технические камни, полудрагоценные и драгоценные камни.	1. Подготовить сообщение «Целебные и магические свойства камней». 2. Подготовить сообщение «Основные камни знаков зодиака». 3. Подготовить сообщение «Украшения из самоцветов». 4. Подготовить сообщение «Каменная летопись Земли. Диковинки каменного мира. Камни служат человеку». 5.Решить задачи по данной теме.	Сентябрь Октябрь Октябрь Ноябрь	4 4 4 4 4
Раздел 3.Кристаллы и свойства. Строение кристаллов. Методы их исследования. Тема: «Кристаллы и их свойства».	1.Подготовить сообщение «Рентгеноструктурный анализ – основной источник количественной информации о строении химических соединений». 2. Решить задачи по данной теме. 3. Подготовить сообщение: «Получение и применение кристаллов». 4. Подготовить сообщение: «Кристаллы и живые организмы». 5. Провести эксперимент по образованию плавающих кристаллов, которым занимался . 5. Провести химический эксперимент по выращиванию кристаллов. 6.Подготовить сообщение: «Признаки жизни кристалла».	Ноябрь декабрь	4 4 4 4 4 4 4

* Содержание самостоятельных работ магистрантов и методические yказания к их выполнению приведены в приложении № 2УМК

4.2.4. Лабораторный практикум (не предусмотрен).

5. Учебно - методическое обеспечение дисциплины.

5.1. Рекомендуемая литература.

Основная:

1. , , В мире минералов. Учебно-методическое пособие для студентов. Тобольск, ТГПИ им. , 2007.

Дополнительная:

1. , Дракин и неорганическая химия. - М.: Химия, 1981.

2. , Сидоренков Земля. - М.: Наука, 1992.

5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины:

 Для успешного освоения дисциплины магистрантами подготовлены коллекции кристаллов, минералов и горных пород. Широко используются макеты кристаллов - простых форм и их комбинаций. Имеется большой набор плакатов по разделам дисциплины: геометрической кристаллографии, кристаллохимии, генетической и описательной минералогии и петрографии. Практикуется показ слайдов и видеофильмов по различным разделам предмета.

- коллекция минералов;

- группы камней (технические, драгоценные);

- коллекция руды.

- таблицы;  

6.Материально-техническое обеспечение дисциплины

- имеется в наличии специализированные лаборатории для проведения выше указанного лабораторного практикума.

- технические средства обучения: видеоаппаратура, мультимедийный класс с видеопроектором

- перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ, мультимедиа.

1. Мультимедийное учебное пособие. 4 CD.

2. Химия вокруг нас. Видеокассета.

7. Содержание текущего и промежуточного контроля

Содержание текущего и промежуточного контроля и методические указания к его проведению приведены в приложении УМК

7.1. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы

1.  Отличие аморфного состояния вещества от кристаллического.

2.  Приведите примеры веществ, обладающих молекулярной, атомной,

ионной решеткой. Каковы их физические свойства? в чем различие между этими решетками?

3.  Расскажите о природных соединениях алюминия. Что такое

алюмосиликаты? Какие драгоценные камни представляют собой соединения алюминия?

4.  Расскажите о драгоценных камнях семейства кремнезема.

5.  Основные задачи геохимии.

6.  Что такое флюорит и каково его применение?

7.  Навеску доломита (минерал, содержащий карбонаты кальция и магния)

массой 20 г растворили в избытке соляной кислоты. При этом получили 4,48 (н. у.) газа и 1,6 г остатка, нерастворимого в соляной кислоте. Определите процентное содержание карбонатов в составе минерала.

8.  Массовая доля водорода в кристаллогидрате тетрабората аммония

составляет 0,0606. Вывести формулу кристаллогидрата.

9.  При обжиге 0,5 т пирита, содержащего 48% серного колчедана,

получили 192 кг оксида серы (IV). Вычислите массовую долю выхода оксида серы (IV) от теоретически возможного.

10.  Какие два элемента вместе составляют 75% от массы земной коры?

11.  Отличие минерала от горной породы.

Задания для проведения срезового контроля знаний магистрантов

I вариант

1. В чем заключается отличие между горной породой и полезным

ископаемым?

2. В чем отличие драгоценных камней от других камней?

3. Для анализа железой руды, содержащей FeO и Fe2O3, два образца

массой 0,1 г растворили в соляной кислоте. Растворы обработали

хлоридом олова (II), избыток которого удалили хлоридом ртути (II). В

первом растворе на окисление ионов Fe2+ израсходовали 12,5 мл

раствора перманганата калия, содержащего 3,16 г КМnO4 в 1 л раствора,

во втором также 12,5 мл раствора дихромата калия, содержащего 4,9 г

K2Cr2O7 в 1 л раствора. Напишите уравнения проведенных реакций и

вычислите массовую долю (%) железа в руде.

1.  Определите массовую долю и молярную концентрацию хлорида

кальция в растворе, если 5 г его кристаллогидрата (СаСl2•6Н2О)

растворили в 15 мл воды (ρ г/мл=1,1).

II вариант

1.  Чем отличаются понятия «минерал» и «горная порода»?

2.  Чем отличаются самоцветы от прочих камней?

3.  Вычислите массу железа, которую можно выплавить из красного железняка количеством вещества 100 Моль.

4.  Вычислить массу меди, которую можно получить из 2 т руды, содержащей 10% минерала халькозина (Cu2S) при выходе 90%.

Перечень контрольных вопросов по кристаллохимии.

I. Что такое кристаллография и понятие "кристалл"?

2. Какие элементы ограничения наблюдаются в кристаллах и какой формулой они объединены?

3. Что такое кристаллическая симметрия и какие элементы симметрии наблюдаются в кристаллах?

4. Что такое "порядок" оси симметрии и какие оси различных порядков отмечаются в кристаллах?

5. Что такое "плоскость симметрии" и каково ее определение?

6. Каково максимальное количество плоскостей симметрии может быть в кристаллах?

7. Что такое "центр симметрии" и какое количество центров симметрии может быть в кристаллах?

8. Что такое "вид симметрии" и каково общее количество видов симметрии возможное среди кристаллов?

9. Какие сингонии и категории выделяются среди кристаллов?

10. Что такое "простая форма" кристаллов?

11. Сколько всего простых форм известно среди кристаллов?

12. Как простые формы распределены по сингониям и категориям?

13. Что такое "комбинация простых форм"?

14. Какая существует закономерность в распределении простых форм по категориям и могут ли простые формы некоторых категорий присутствовать в других категориях, если "да", то какие?

15. Что такое "открытые" и "закрытые? простые формы?