МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЯ И МЕХАНИКИ (ЭнМИ) ___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 221000 Мехотроника и робототехника

Профиль подготовки: Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехотронике

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ХИМИЯ"

Цикл:

Математический и естественно-научный

Часть цикла:

базовая

№ дисциплины по учебному плану:

ЭнМИ Б2

Часов (всего) по учебному плану:

108

Трудоемкость в зачетных единицах:

3

1 семестр – 3

Лекции

34 час

1 семестр

Практические занятия

1 семестр

Лабораторные работы

17час

1 семестр

Расчетные задания, рефераты

16 часов

1 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

57час

Экзамены

не предусмотрены учебным планом

Зачет

1 семестр

Курсовые проекты (работы)

не предусмотрены учебным планом

-

Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является:

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

    владеть культурой мышления, способностью к общению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1); готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-2); иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-5); работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-6); использовать основные законы естественно - научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-9); применять необходимые для построения моделей знания принципов действия и математического описания составных частей мехатронных и робототехнических систем (информационных, электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники), реализовывать модели средствами вычислительной техники, определять характеристики профессиональной деятельности по разработанным моделям (ПК-1); применять контрольно-измерительную аппаратуру для определения характеристик и параметров макетов (ПК-2);

Задачами дисциплины являются:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

·  изучить химическую форму движения материи, под которой понимают превращение одних веществ в другие;

·  изучить основные законы и принципы неорганической и органической химии;

·  научить студентов использовать основные элементарные методы химического исследования веществ и соединений;

·  формирование научного мировоззрения.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части математического и естественно-научного цикла Б.2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по направлению 221000 “Мехатроника и робототехника”

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: “Физика’’, ‘’Математика’’, ‘’Химия’’.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении таких дисциплин, как “Технология конструкционных материалов”, “Материаловедение” и других межпредметных дисциплин, а также для выполнения бакалаврской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  корпускулярно-волновой дуализм в микромире

·  строение атома

·  химические системы: растворы, дисперсные системы ( ОК-9);

·  электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы (ОК-5);

·  полимеры и олигомеры ( ОК-9);

·  химическую термодинамику и кинетику: энергетику химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования (, ОК-9);

·  реакционную способность веществ (ОК-6, ОК-9);

·  химию и периодическую систему элементов ( ОК-9);

·  кислотно-окислительные свойства веществ (ОК-9);

·  химическая связь ( ОК-5);

·  химический практикум (ОК-5, ОК-6), (ПК-2);

Уметь:

·  использовать методы и средства химического исследования веществ и их превращений

(ОК-9), (ПК-2);

Владеть:

    навыками выполнения основных химических лабораторных операций (ОК-2, ОК-9), (ПК-2); методами определения растворов и определения концентраций в растворах (ОК-2, ОК-9), (ПК-2); методами синтеза неорганических и простейших органических соединений (ОК-2, ОК-9), (ПК-2).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

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

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Основные законы химии. Эквивалент, закон эквивалентов. Строение атома. Периодическая система элементов

Периодическое изме-нение свойств элементов и их соединений.

16

1

4

-

4

8

Контрольная работа:

-химический эквивалент.

Тест: - электронное строение атома.

2

Химическая связь. Структура и свойства комплексных соединений. Межмолекулярные взаимодействия.

16

1

6

-

2

8

Контрольная работа:

- химическая связь, структура комплексных соединений.

3

Химическая термодинамика. Химическое равновесие.

19

1

8

-

2

9

Тест:

- термодинамика химических процессов;

- химическое равновесие.

4.

Химическая кинетика

10

1

3

-

2

5

Контрольная работа:

химическая кинетика

5

Общие свойства растворов. Свойства растворов электролитов. Равновесие в растворах электролитов.

Гидролиз

17

1

5

-

3

9

Тест:

- определение рН раствора соли;

- уравнение процесса гидролиза.

6

Электрохимические процессы. Электролиз и его применение. Химические источники тока.

14

1

4

-

2

8

Контрольная работа:

- расчет потенциалов металлических и газовых электродов;

- электролиз.

7

Определение и классификация коррозионных процессов. Химическая и электрохимическая коррозия. Защита металлов от коррозии.

14

1

4

-

2

8

Тест:

- коррозия металлов;

-защита металлов от коррозии.

Зачет

2

1

2

письменный

Итого

108

1

34

-

17

57

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1 семестр

1. Основные понятия и законы химии. Электронное строение атомов

Закон сохранения массы вещества. Закон Авагадро. Закон эквивалентов. Квантово-механическая модель атома. Орбиталь. Квантовые числа. Принципы распределение электронов в атоме. Принцип минимальной энергии. Клечковского. Принцип запрета Паули. Правило Гунда. Электронные конфигурации элемента.

2. Периодическая система

Периодическая система элементов и электронная структура атомов. Структура периодической системы. Физический смысл периодического закона. Периодическое изменение свойств элементов. Радиусы атомов. Энергия ионизации, энергия сродства к электрону, электроотрицательность и окислительно-восстановительные свойства элементов.

3. Виды химической связи

Природа химической связи. Условие образования химической связи. Ионная связь. Ковалентная связь. Параметры ковалентной связи: энергия связи, длина связи, валентный угол, кратность связи. Характерные особенности ковалентной связи: насыщаемость, направленность, полярность. Метод валентных связей. Механизмы образования ковалентной связи: обменный, донорно-акцепторный.

4.Пространственная структура молекул

Сигма-связь. Кратные связи. Гибридизация атомных орбиталей. Типы гибридизации атомных орбиталей. Пространственная конфигурация молекул. Полярность молекул.

5. Комплексные соединения. Межмолекулярные взаимодействия

Донорно-акцепторное взаимодействие молекул. Номенклатура комплексных соединений. Природа химической связи в комплексах. Структура и свойства комплексных соединений. Метод валентных связей. Теория кристаллического поля. Взаимодействие между молекулами. Вандерваальсовые силы. Водородная связь.

6. Общие закономерности химических процессов

Энергетика химических процессов. Элементы химической термодинамики. Энтальпия системы и ее изменения. Энтальпии образования и сгорания веществ. Термохимические уравнения. Стандартное состояние веществ. Энтальпия химических реакций. Закон Гесса. Расчет тепловых эффектов химических реакций.

7. Энтропия и ее изменение при химической реакции

Самопроизвольные процессы. Энтропия химических процессов. Стандартная энтропия веществ. Третий закон термодинамики. Второй закон термодинамики для изолированных систем. Энтальпийный и энтропийный факторы изобарно-изотермических процессах.

8. Энергия Гиббса и направленность химических процессов

Энергия Гиббса – критерий самопроизвольного протекания химических реакций. Определение условий самопроизвольного протекания химических процессов. Энергия Гиббса образования вещества. Энергия Гиббса химических реакций. Уравнение изотермы Вант-Гоффа.

9. Химическое равновесие

Условие химического равновесия. Константа химического равновесия. Влияние температуры на константу равновесия. Уравнение изобары Вант-Гоффа. Расчет равновесных концентраций реагирующих веществ. Принцип Ле Шателье. Химическое равновесие в гетерогенных системах.

10. Химическая кинетика

Скорость химических реакций. Молекулярность реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Влияние концентрации на скорость процесса. Кинетическое уравнение химической реакции Порядок химической реакции. Реакции 1-го и 2-го порядков. Уравнения кинетических кривых гомогенных односторонних реакций.

11. Кинетика обратимых химических реакций.

Кинетическое условие химического равновесия. Константа химического равновесия. Влияние температуры на скорость реакций. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Предэкспоненциальный множитель. Механизмы химических реакций. Одностадийные реакции. Сложные реакции.

12. Водные растворы электролитов

Общие свойства растворов. Термодинамика процессов растворения. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов. Водные растворы электролитов. Электролитическая диссоциация. Степень диссоциации электролитов. Слабые электролиты. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда. Сильные электролиты. Активность электролитов в водных растворах. Ионная сила раствора

Правило ионной силы. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Расчет pH слабых и сильных кислот и оснований.

13. Равновесия в растворах электролитов

Особенности реакций и равновесий в растворах электролитов. Произведение растворимости. Концентрация насыщенного раствора Гидролиз солей. Степень гидролиза. Зависимость степени гидролиза от температуры и концентрации гидролизующегося иона. Константа гидролиза. Расчет рН среды реакции гидролиза.

14. Электрохимические процессы

Электрохимические процессы. Законы Фарадея. Понятие об электронном потенциале. Потенциалы металлических и газовых электродов. Стандартный водородный электрод. Водородная шкала потенциалов. Гальванический элемент Даниэля-Якоби. Электродвижущая сила элемента. Кинетика электродных процессов. Поляризация и перенапряжение.

15. Электролиз

Концентрационная и электрохимическая поляризация и способы ее снижения Уравнение Тафеля.. Электролиз. Последовательность электродных процессов при электролизе. Инертные и активные электроды. Практическое применение электролиза. Пассивность металла. Поляризационные кривые анодного и катодного процессов. Применение электролиза. Химические источники тока.

16. Коррозия металлов

Классификация коррозионных процессов. Химическая, электрохимическая коррозия.

Механизм электрохимической коррозии. Термодинамика электрохимической коррозии.

Кинетика электрохимической коррозии.

17. Защита металлов от коррозии

Методы защиты металлов от коррозии. Легирование металлов. Металлические покрытия.

Неметаллические покрытия. Электрохимическая защита (протекторная защита, катодная, анодная). Изменение свойств коррозионной среды. Ингибиторы коррозии. Органические полимерные материалы. Строение и свойства полимеров. Применение полимеров.

4.2.2. Практические занятия

Не предусмотрены

4.3. Лабораторные работы

1. Техника безопасности и правила работы в лаборатории.

Эквивалент и молярная масса эквивалента.

Определение молярной массы эквивалента металла (Mg, Al, Zn)

методом вытеснения водорода.

2. Электронная структура атомов и одноатомных ионов.

Металлы побочных подгрупп.

Комплексные соединения меди.

Получение комплексных соединений цинка и кадмия.

3. Металлы побочных подгрупп.

Комплексные соединения меди.

Получение комплексных соединений цинка и кадмия

4. Определение тепловых эффектов химических реакций.

Определение теплоты нейтрализации сильной кислоты сильным

основанием и расчет энергии Гиббса реакции.

5. Кинетика химических реакций

Изучение зависимости скорости реакции от концентрации

реагирующих веществ.

Изучение скорости реакции от температуры.

6. Водородный показатель среды.

Измерение водородного показателя среды раствора соляной кислоты

электрохимическим методом.

Измерение водородного показателя среды раствора уксусной кислоты

электрохимическим методом.

7. Гидролиз солей.

Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой.

Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой.

8. Электродвижущие силы и напряжения гальванического элемента.

Влияние концентрации растворов электролитов на ЭДС и напряжение

гальванического элемента.

9. Электролиз.

Электролиз водного раствора сульфата натрия с никелевыми

электродами.

10. Коррозии металлов.

Коррозия железа в контакте с углеродом.

4.4. Расчетные задания

Химическая связь, комплексные соединения, межмолекулярные взаимодействия. Химическая термодинамика, равновесия. Растворы электролитов. Электрохимические процессы. Коррозия металлов. Защита металлов от коррозии.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия могут проводиться, как в традиционной форме, так и в форме лекций с использованием компьютерных презентаций и мультимедийных технологий и дополняются демонстрацией химических опытов.

Лабораторные занятия проводятся в специализированных химических лабораториях по традиционной форме и с 2011 года лабораторные занятия будут проходить в L-micro- лаборатории с использованием компьютерной обработки данных, полученных в ходе выполнения лабораторной работы.

Самостоятельная работа включает: проработку лекционного материала, подготовку к тестам и к контрольным работам, выполнение необходимых расчетов для оформления лабораторных работ, подготовка к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, типовые расчеты, защита лабораторных работ.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как среднеарифметическая оценка за контрольные работы, тесты, типовые расчетные задания.

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Коровин. Н. В., Общая химия. М: Высшая школа. 11-е изд 2009.

2. , Мингулина работы по химии. М: Высшая школа. 4-е изд 2007.

3. Курс Общей Химии. Теория и задачи. Под редакцией , . М: Изд. МЭИ, 2001.

4. Задачи и упражнения по Общей Химии. Под редакцией . М: Высшая школа. 4-е изд. 2008.

б) дополнительная литература:

5. Методическое пособие: Строение атома и периодическая система элементов (расчетные задачи). , . – М.: Изд. МЭИ, 2006.

6. Методическое пособие: Химическая связь. Комплексные соединения (расчетные задачи). , . – М.:Изд. МЭИ, 2007.

7.Методическое пособие: Химическая термодинамика и равновесие (расчетные задачи). , , . – М.: Изд. МЭИ, 2007.

8. Учебное пособие: Расчетные задачи химической термодинамики. . – М: Изд. МЭИ, 2005.

9. Учебное пособие: Расчетные задачи по химической кинетике. Компьютерная математика в исследовании поведения химических систем во времени. . – М: Изд. МЭИ, 2009.

10. Методические указания: Химическая кинетика. , . - М.: Изд. МЭИ, 2005.

11. Методическое пособие: Растворы (расчетные задачи). , . – М.: Изд. МЭИ, 2004.

12. Методическое пособие: Электрохимические процессы. , , . – М.: Изд. МЭИ, 2007.

13. Учебное пособие: Электрохимическая обработка и коррозия металлов (расчетные задачи). , . – М.: Изд. МЭИ, 2005.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

1.Набор 350 слайдов лекций-презентаций по курсу «Химия».

2. Электронный учебно-методический комплекс «Химия».

Авторы: , ,,

В рамках программы «Электронно-образовательные ресурсы МЭИ (ТУ)»,

2007 г. (http://dot. *****/do)

3. http://dot. *****/do/ргоmeteus. aspx

4. http://twt. mpei. *****/TTHB/Chem_Kinetic/index. html

5. http://twt. mpei. *****/TTHB/Chem_Kinetic/tests. html

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, стендов и плакатов с табличными данными, наличие учебной химической лаборатории.

Необходимы специализированные учебные L-micro лаборатории для проведения лабораторных занятий, а так же компьютерные классы и современные демонстрационные приборы.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 221000 «Мехотроника и робототехника»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

Старший преподаватель

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ЭнМИ

к. т.н. профессор

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ХиЭЭ

д. т.н. профессор