Рабочая программа дисциплины «Химия»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет

УТВЕРЖДАЮ Декан строительно-технологического факультета ___________ «______ »_______________________2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины

«Химия»

Направление подготовки (специальность) 221700 Стандартизация

и метрология

Профиль (Специализация)

Квалификация (степень) выпускника Бакалавр

Нормативный срок обучения 4 года

Форма обучения очная

Автор программы д. т.н., профессор кафедры физики и химии

Программа обсуждена на заседании кафедры физики и химии

«28» апреля 2011 года Протокол № 10

Зав. кафедрой______________________

Воронеж – 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Цели дисциплины

Современная технология строительного производства и развитие его химизации требует применения ряда полимеров в составе отделочных и конструкционных материалов и изделий, грамотное использование которых не возможно без знания основных химических и физико-механических свойств полимеров.

1.2. Задачи освоения дисциплины

Овладение основными теоретическими положениями в области химии полимеров; получение основных в практическом отношении сведений о синтезе, процессах растворения, химических превращениях и физико-механических свойствах полимерных материалов; получение навыков лабораторных работ по синтезу ВМС, изучению их растворов и основных химических свойств; формирование у студентов научного мышления и привитие навыков современных методов лабораторного анализа; приобщение студентов к вопросу создания экологически чистых производств.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП

Дисциплина «Химия полимеров» относится к вариативной части обязательного профессионального (специального) цикла учебного плана.

Требования к «входным» знаниям и умениям студента, необходимым для изучения дисциплины «Химия полимеров»:

- владение знаниями по химии в объеме школьной программы (владение основными понятиями и законами химии, умение составлять уравнения химических реакций);

- умение использовать теоретические знания для решения задач по химии.

Изучение дисциплины «Химия полимеров» требует основных знаний, умений и компетенций студента по курсам: математика, физика.

Дисциплина «Химия полимеров» является предшествующей для следующих курсов: экология; материаловедение; теоретические основы прочности материалов; метрология; стандартизация и сертификация; технология строительного производства.

3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Процесс изучения дисциплины «Химия полимеров» направлен на формирование следующих компетенций:

-  общекультурные (ОК): ОК-1, ОК-2, ОК-6, ОК-10, ОК-12, ОК-13, ОК-17, ОК-18;

-  профессиональные (ПК): ПК-3, ПК-6, ПК-8, ПК-13, ПК-14, ПК-15, ПК-16, ПК-18, ПК-20, ПК-22, ПК-23, ПК-28.

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- основные теоретические положения в области физико-химии полимеров; основные вопросы синтеза, растворения, химических превращений и физико-механических свойств полимеров.

Уметь:

- применять полученные знания по химии полимеров при изучении других дисциплин и в практической деятельности; делать обобщения и выводы на основе полученных экспериментальных данных.

Владеть:

- определять концентрацию полимера в растворе и его молекулярную массу; модифицировать свойства высокомолекулярных соединений на основе их химических превращений.

4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Общая трудоемкость дисциплины «Химия полимеров» составляет 3 зачетных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
1
Аудиторные занятия (всего)	72	54
В том числе:
Лекции	36	36
Практические занятия (ПЗ)	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	36	18
Самостоятельная работа (всего)	72	72
В том числе:
Курсовой проект
Контрольная работа
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	экзамен	экзамен
Общая трудоемкость час зач. ед.	144	144
4	4

5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела Дисциплины	Содержание раздела
1	2	3
1	Общая и неорганическая химия	Введение. Строение атома и периодическая система элементов. Химическая связь и строение вещества. Классы неорганических соединений. Способы выражения состава растворов. Равновесия в растворах электролитов. Окислительно-восстановительные реакции.
2	Аналитическая химия	Теоретические основы аналитической химии. Качественный химический анализ. Количественный химический анализ. Физико-химические и физические методы анализа.
3	Высокомолекулярные соединения	Органические и неорганические полимеры. Методы получения полимеров. Строение и свойства полимеров. Природные и биополимеры.
4	Физическая и коллоидная химия	Основы химической термодинамики. Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие. Общие свойства растворов. Дисперсные системы и поверхностные явления. Электрохимические процессы. Гальванический элемент. Коррозия металлов. Электрохимические процессы. Электролиз.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи

с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7	8
1.	Экология	+	+	+	+	+	+
2.	Физико-химические процессы в техносфере	+	+	+	+	+	+
3.	Химия и физика систем твердения материалов	+	-	+	+	+	-
4.	Теоретические основы прочности материалов	+	-	+	+	+	+
5.	Материаловедение	+	+	-	-	+	+
6.	Технология строительных материалов	+	+	+	-	+	+
7.	Технология полимерных изоляционных и отделочных материалов	+	+	+	+	+	-
8.	Безопасность жизнедеятельности	+	+	+	+	+	-

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	СРС	Всего час.
1.	Общая и неорганическая химия	10	-	12	22	44
2.	Аналитическая химия	6	-	4	15	25
3.	Высокомолекулярные соединения	6	-	4	15	25
4.	Физическая и коллоидная химия	10		12	20	42

6. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (час)
1.	Общая и неорганическая химия	Техника безопасности и правила работы в химической лаборатории. Основные классы неорганических соединений. Периодическая система и химическая связь.	12
2.	Аналитическая химия	Качественный и количественный химический анализ строительных материалов	4
3.	Высокомолекулярные соединения	Методы получения и свойства полимеров	4
4.	Физическая и коллоидная химия	Общие свойства растворов. Равновесия в водных растворах электролитов. Определение направленности химических процессов. Химическая кинетика и равновесие. Химическая активность металлов. Электролиз солей. Коррозия и защита металлов.	16

7. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Не предусмотрены

8. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ

И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Не предусмотрены

9. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ

УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

9.1 Вопросы для подготовки к зачету

Не предусмотрены

9.2 Вопросы для подготовки к экзамену

1.  Основные законы атомно-молекулярной теории: закон сохранения массы веществ, закон постоянства состава, закон Авогадро и следствие из него. Закон эквивалентов.

2.  Классы неорганических соединений: оксиды, кислоты, основания, соли. Получение, свойства, применение в строительной практике.

3.  Параметры и функции состояния термодинамической системы. Внутренняя энергия и энтальпия. Стандартная энтальпия образования сложного вещества. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса и следствие из него.

4.  Химическая кинетика в гомогенных системах. Средняя скорость реакции. Закон действия масс. Влияние температуры на скорость химической реакции. Энергия активации и активные молекулы. Правило Вант-Гоффа. Сущность катализа.

5.  Процессы обратимые и необратимые. Константа химического равновесия и её значение для характеристики полноты протекания реакции. Условия смещения гомогенных и гетерогенных равновесий. Использование принципа Ле-Шателье в технологических процессах производства минеральных вяжущих и изделий на их основе.

6.  Самопроизвольно протекающие процессы. Энтропия как мера неупорядоченности системы. Изменение энергии Гиббса, как критерий самопроизвольного протекания процессов в неизолированных системах.

7.  Общие квантово-механические представления о строение атома. Волновая функция, типы атомных орбиталей. Квантовые числа как характеристика состояния электронов в атоме: главное, орбитальное, магнитное, спиновое.

8.  Принципы распределение электронов в атоме. Принцип Паули и правило Гунда. Последовательность заполнения атомных орбиталей в соответствии с их энергией. Правило Клечковского.

9.  Периодический закон и периодическая система элементов . Структура периодической системы , принцип ее построения в соответствии со строением электронных оболочек.

10.  Периодичность изменение свойств элементов. Зависимость окислительно-восстановительных свойств элементов от положения в периодической системе. Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность.

11.  Квантово-механическое описание химической связи методом валентных схем (ВС). Механизм образования ковалентной связи. Свойства ковалентной связи: сигма - и пи-связь, направленность и энергия связи. Ковалентная связь полярная и неполярная. Диполь и дипольный момент. Ионная связь.

12.  Растворы, термодинамика растворения. Физические и химические процессы при образовании растворов. Способы выражения концентрации растворов.

13.  Коллигативные свойства растворов. Понижение температуры замерзания растворов и использование этого явления в строительной практике.

14.  Сущность электролитической диссоциации. Электролиты сильные и слабые. Степень и константы диссоциации. Электролитическая диссоциация сильных и слабых электролитов: кислот и оснований; средних, кислых и основных солей.

15.  Реакции в растворах электролитов, как реакции их ионов. Условия протекания практически необратимых реакций двойного обмена. Правило написания ионно-молекулярных уравнений.

16.  Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды Кw. Водородный показатель рН как характеристика реакции среды. Методы определения рН среды.

17.  Гидролиз солей. Соли гидролизующиеся по аниону, по катиону, негидролизующиеся соли. Степень и константа гидролиза. Влияние внешних факторов на степень полноты гидролиза.

18.  Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем по размеру частиц дисперсной фазы, способам получения, агрегатному состоянию фазы и среды. Гетерогенные дисперсные системы лиофобные и лиофильные (гидрофобные и гидрофильные). Золи, гели. Привести примеры.

19.  Принципиальная неустойчивость гетерогенных дисперсных систем. Кинетический и молекулярно-адсорбционный фактор устойчивости. Коллоидная степень дисперсности. Структура мицеллы. Электрокинетический потенциал, заряд коллоидной частицы. Использование дисперсных систем в строительной практике.

20.  Общие свойства металлов. Механизм возникновения скачка потенциала на границе электрод-раствор. Определение электродных потенциалов с помощью электрода сравнения. Факторы, влияющие на величину электродного потенциала. Уравнение Нернста. Стандартный и реальный ряды электрохимической активности металлов.

21.  Принцип действия гальванического элемента. Измерение и расчет ЭДС элемента.

22.  Коррозия металлов и ущерб, наносимый протеканием коррозионных процессов. Химическая коррозия металлов. Электрохимическая коррозия металлов. Протекание коррозионных процессов при контакте двух металлов и при работе коррозионных микроэлементов. Особенности коррозии арматуры в железобетоне.

23.  Факторы, влияющие на скорость коррозии. Внутренние факторы. Внешние факторы: состав коррозионной среды, температура, рН.

24.  Методы защиты металлов от коррозии. выбор сплава и конструкции. Неметаллические и металлические защитные покрытия. Протекторная и катодная защита. Ингибиторы коррозии. Значение коррозионных процессов для долговечности строительных металлических конструкций.

25.  Общие представления о высокомолекулярных веществах. Классификация полимеров. Методы получения полимеров: реакции полимеризации и поликонденсации. Механизм реакции полимеризации: радикальный и ионный. Основные стадии процесса: инициирование, рост цепи, обрыв цепи. Основные представители неорганических полимеров.

26.  Строение полимеров. Физические и химические свойства полимеров. Основные типы химических превращений полимеров. Вулканизация каучуков.

27.  Биополимеры: натуральный каучук, крахмал, целлюлоза, белки. Особенности химического строения, реакции получения. Химические превращения характерные для природных полимеров.

28.  Основные принципы химической идентификации веществ: качественный и количественный анализ. Аналитический сигнал и алгоритм идентификации. Основные химические реакции для раскрытия различных ионов.

29.  Классификация методов идентификации. Химические методы анализа: гравиметрический, титриметрический, газоволюмометрический. Алгоритм проведения и расчет полученных результатов.

30.  Физико-химические методы идентификации, применяемые для изучения строительных материалов и изделий из них. Их классификация, особенности и преимущества. Спектроскопические методы. Закон Бугера – Ламберта – Бера. Электронномикроскопические и термоаналитические, электрохимические: потенциометрия, кондуктометрия и хроматографические методы анализа. Использование этих методов для изучения состава и свойств строительных материалов.

9.3 Тесты контроля качества усвоения дисциплины

1. Химическому элементу с формулой высшего оксида Э2О3 соответствует электронная конфигурация внешнего энергетического уровня…

○ 1) ns2 np2

○ 2) ns2 np4

○ 3) ns2 np1

○ 4) ns2 np3

2. Квантовое число s характеризует…

○ 1) форму электронной орбитали

○ 2) энергию электронной орбитали

○ 3) ориентацию электронной орбитали

○ 4) собственный магнитный момент

3. Угол между связями в молекуле С2Н2 равен …

○

○

○

○'

4. Угол между связями в молекуле С2Н4 равен …

○

○

○

○ 4)109028'

5. Амфотерными являются гидроксиды

1) □ марганца (VII),

2) □ кальция

3) □ бериллия

4) □ алюминия

6. Кислотами являются гидроксиды

1) □ С (IV)

2) □ Ca

3) □ S (IV)

4) □ Fe (II)

7. Формула для нахождения молярной концентрации растворённого вещества имеет вид:

ν2

1) ○ сМ = ———

m раствора

ν2

2) ○ сМ = ——— · 100 %

ν1+ν2

ν2

3) ○ сМ = ——

m1

ν2

4) ○ сМ = ———

Vраствора

8. Формула для нахождения моляльной концентрации растворённого вещества имеет вид:

m2 · 1000

1) ○ сm = ————

M2 · m 1

ν2

2) ○ сm = ——— · 100 %

ν1+ν2

ν2

3) ○ сm = ——

m1

ν2

4) ○ сm = ———

Vраствора

9. Степень электролитической диссоциации может принимать значения

1) ○ α > 1 и α = 0

2) ○ α > 1 и α < 1

3) ○ α < 1 и α = 1

4) ○ α ≤ 1 и α ≥ 0

10. Степень диссоциации уксусной кислоты увеличится при

1) ○ добавлении соляной кислоты

2) ○ добавлении ацетата натрия

3) ○ охлаждении

4) ○ разбавлении

11. Вещество, изменяющее свою окраску в зависимости от рН среды.

называется...

О реагентом

О индикатором

О электролитом

О красителем

12. Вещество, на поверхности которого происходит разделение и

концентрирование анализируемых веществ в методе хроматографии.

называется...

О элюент

О сорбат

О сорбтив

О сорбент

13. Объем раствора соляной кислоты с молярной концентрацией

0.5моль/л. необходимый для нейтрализации 50 мл раствора гидроксида

натрия с молярной концентрацией 0.2 моль/л. равен___миллилитрам.

1) о 10

2) о 40

3) о 30

4) о 20

14. Метод анализа, основанный на зависимости электропроводности

раствора от концентрации электролита, называется...

1) о рефрактометрией

2) о кулонометрией

3) о полярографией

4) о кондуктометрией

15. Полимер, образующийся при полимеризации мономера C3H6, называется …
1) о полиэфир
2) о полипропилен
о полиэтилен
о полистирол

16. Мономером, из которого получают полистирол, является вещество, формула которого …
о СН2 = СН – СN

о C6H5CH = CH2

о СН2 = СН – CH = CH2

о СН2 = СН – COOCH3

10. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

10.1. Основная литература:

1.  Коровин химия [Текст]: учеб. для технических направ. и спец. вузов. – 2-е изд., испр. и доп. / . – М.: Высш. шк., 2000. – 558 с.

2.  Артеменко, химия [Текст]: учеб. для строит. спец. вузов. – 5-е изд., испр. и доп. / . – М.: Высш. шк., 2002. –559 с.

3.  Высокомолекулярные соединения [Текст]: метод. указан. к внеаудиторн. самост. работе для студ. 1-го курса всех специальностей / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: , . – Воронеж, 2011, – 41 с.

10.2  . Дополнительная литература:

1.  Глинка химия [Текст] / ; под ред. . – Изд. 30-е, испр. – М.: Интеграл-Пресс, 2009. – 727 с.

2.  Основные понятия и законы химии. Классы неорганических соединений: метод. указан. к внеаудиторн. самост. работе для студ. 1-го курса всех специальностей / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: , . – Воронеж, 2008. – 31 с.

3.  Растворы. Дисперсные системы: метод. указан. к внеаудиторн. самост. работе для студ. 1-го курса всех специальностей / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: , , . – Воронеж, 2008. – 32 с.

4.  Энергетика химических процессов. Электрохимические процессы: метод. указан. к внеаудиторн. самост. работе для студ. 1-го курса всех специальностей / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: , , . – Воронеж, 2008. – 39 с.

10.3 Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Чтение лекций осуществляется с использованием презентаций в программе «Microsoft РowerPoint».

Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

1.  Химический каталог. Неорганическая химия. Сайты и книги http://www.

2.  Chemnet - официальное электронное издание Химического факультета МГУ http://www. chem. *****/rus

3.  Справочно-информационный сайт по химии http://www.

11. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебно-лабораторное оборудование

1. Учебно-лабораторный комплекс «Химия» - ауд. 6421

2. Иономер Н-160 - ауд. 6421

3. Лабораторный рН-метр ЛПУ-01 - ауд. 6421

4. Шкаф с вытяжной вентиляцией - ауд. 6421

5. Лабораторная химическая посуда - ауд. 6421

6. Аквадистиллятор - ауд. 6422

Технические средства обучения

1.  Ноутбук - отдел инновационных образовательных

2.  Медиапроектор программ

12. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ

ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (образовательные технологии)

Наряду с проведением лабораторных занятий, необходимы практические занятия, с целью более глубокого понимания излагаемого в лекциях материала.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 221700 стандартизация и метрология

Руководитель основной Заведующий кафедрой физики и химии, д. х.н.,

профессор ___________

образовательной программы

Рабочая программа одобрена учебно-методической комиссией факультета ____________

_________________________________________

«_____»__________ __2011 г., протокол № ________.

Председатель д. т.н., профессор ___________

Эксперт

____________________ ___________________ _________________________

(место работы) (занимаемая должность) (подпись) (инициалы, фамилия)

М П

организации