Энгельсский технологический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Саратовский государственный технический университет имени »
Кафедра «Технология электрохимических производств»
Рабочая программа
по дисциплине ОПД Р. 03 «Введение в специальность»
240302.65 «Технология электрохимических производств»
Заочное обучение
Курс 1 Семестр 2 Лекции 6 Лабораторные занятия нет Практические занятия нет Самостоятельная работа 28 Всего аудиторных 6 Всего 34 | Курсовая работа нет Курсовой проект нет Расчетно-графическая работа нет Контрольная работа 2 сем Экзамен нет Зачет 2 сем |
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ТЭП
« » 201 г., протокол №
Зав. кафедрой, профессор _______________
Рабочая программа утверждена на заседании УМКС
« » 201 г., протокол №
Председатель УМКС, профессор ________
г. Энгельс 2011
Электрохимия изучает химические процессы, которые сопровождаются появлением электрического тока или, наоборот, возникают под действием электрического тока. Так, многие химические реакции протекают лишь при подводе энергии извне. Как правило, эти реакции проводят в электролитических ячейках на электродах, соединенных с внешним источником тока. Изучение этих реакций дает информацию о природе и свойствах различных веществ, а сам процесс электросинтеза позволяет получать. новые химические соединения. В общем, электрохимия имеет много практических применений, которые охватывают различные сферы материального производства.
К таким производствам относятся электролиз воды с целью получения водорода и кислорода; электролитическое получение хлора и щелочей, а также высших кислородных соединений хлора путем электролиза растворов хлористых солей; электрохимический синтез многих неорганических и органических веществ, например, восстановление нитробензола до анилина, производство перманганата калия, перекиси водорода, хлорной кислоты, себациновой кислоты, адипонитрила и многие другие.
Большое применение находит электролиз с выделением металлов. Электроэкстракцией получают важные в промышленном отношении металлы: алюминий, магний, литий, натрий, титан. В качестве электролитов используют расплавы солей, поскольку в этом случае, в отличие от водных растворов, восстановление металлов не осложняется выделением водорода. Электролизом в расплаве соли получают бор и фтор.
Широко практикуется нанесение на различные предметы гальванических покрытий из серебра, золота, хрома, латуни, бронзы и других металлов и сплавов с целью защиты изделий из стали от коррозии, в декоративных целях, для изготовления электрических разъемов и печатных плат в электронной промышленности. Электрохимические методы используются для высокоточной размерной обработки заготовок из металлов и сплавов, особенно таких, которые не удается обрабатывать обычными механическими способами, а также для изготовления деталей сложного профиля. При анодировании поверхности таких металлов, как алюминий и титан, образуются защитные оксидные пленки. Такие пленки создают на поверхности заготовок из алюминия, тантала и ниобия при изготовлении электролитических конденсаторов, на алюминии - при изготовлении печатных пластин, а иногда в декоративных целях.
На электрохимических методах часто базируются исследования коррозионных процессов и подбор материалов, замедляющих эти процессы.
Весьма перспективное направление - фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии с использованием полупроводниковых электродов. Разрабатываются электрохимические мониторы, принцип действия которых, основан на электрохемилюминесценции.
Одно из наиболее быстро развивающихся направлений прикладной электрохимии - химические источники тока (ХИТ). Общее количество аккумуляторов и элементов, выпускаемых во всех странах мира, исчисляется миллиардами. Достижения в области ХИТ нередко определяют прогресс научно-технических направлений и создают предпосылки для разработки современной техники от космических аппаратов до товаров народного потребления.
Электрохимия - это наука, которая не только широко использует
достижения других областей знаний, но вместе с тем ее развитие значительно способствует возникновению ряда новых прикладных и фундаментальных направлений. В этом плане можно отметить: исследование структуры и свойств растворов полиэлектролитов и твердых полимерных электролитов; исследования в области электрохимической энергетики; исследование электрохимических свойств расплавов и твердых солей, особенно со сверхвысокой проводимостью и др.
Роль электрохимии прослеживается в создании новых видов технологии (в
том числе нанотехнологии), в борьбе с коррозией, в медицинской химии, в
получении сверхчистых материалов и различных материалов функционального назначения.
Задачами курса «Введение в специальность» является ознакомление студентов с основами будущей профессии, т. е. с основными разделами теоретической и прикладной электрохимии, основными производствами электрохимической технологии, историей возникновения и развития электрохимии.
Программа курса
1. История возникновения и развития электрохимии.
Исторические этапы развития электрохимии как науки (работы Гальвани, Вольта, Дэви, Петрова, Аррениуса, Фарадея, Якоби и др.). История развития специальности «Технология электрохимических производств» на технологическом факультете СГТУ.
Вопросы для самопроверки:
1. Каковы самые ранние свидетельства применения законов электрохимии?
2. Каков вклад Л. Гальвани в становление электрохимии?
3. Что представляет собой «Вольтов столб»?
4. Каковы важнейшие исследования и открытия Х. Дэви?
5. Какие основные электрохимические термины, определения и законы разработал М. Фарадей?
6. Каков вклад отечественных ученых (, ) в развитие электрохимии?
2. Основные разделы электрохимии.
Понятие электрохимической системы. Химический источник тока, электролизер.
Понятие двойного электрического слоя. Растворы электролитов. Степень диссоциации. Электродное равновесие. Уравнение Нернста для равновесного потенциала. Классификация электродов.
Кинетика электродных процессов.
Основные теоретические проблемы электрохимии.
Вопросы для самопроверки:
1. В чем отличие химических и электрохимических процессов?
2. Какие составные части включает в себя электрохимическая система?
3. В чем принципиальное отличие химического источника тока от электролизера?
4. Что такое двойной электрический столб и как он возникает на границе раздела электрод – электролит?
5. Что такое степень диссоциации электролита? Какие электролиты относятся к сильным и слабым?
6. Что такое равновесный электродный потенциал?
7. Что такое электроды сравнения и для чего они применяются?
8. Что изучает «кинетика электродный процессов»?
3. Направления прикладной электрохимии.
Прохождение электрического тока через растворы электролитов. Законы Фарадея. Электролиз воды, электролиз растворов хлорида натрия. Производство хлора, щелочи, водорода.
Гальванотехника. Гальванопластика.
Химические источники тока. Электромобиль. Роль электрохимии в решении вопросов экологии.
Вопросы для самопроверки:
1. Что такое электролиз?
2. Что такое электрохимический эквивалент?
3. Законы Фарадея.
4. Для каких целей проводится электролиз воды?
5. Какие реакции на аноде и катоде протекают при электролизе водных растворов хлорида натрия?
6. Возможен ли разряд ионов натрия на катоде при электролизе водного раствора хлорида натрия?
7. Чем различаются гальванотехника и гальванопластика?
8. Промывные операции в гальванотехнике и вопросы экологии.
9. Назначение, классификация и области применения химических источников тока.
10. В чем отличие ХИТ от других источников электрической энергии?
11. Какова роль ХИТ в решении проблемы загрязнения окружающей среды автомобильными выбросами?
Контрольные задания
По дисциплине «Введение в специальность» студент выполняет одну контрольную работу в виде реферата, по указанной преподавателем теме.
Тематика контрольных работ
1. Электрохимическая система. Электролизер и химический источник тока. История и перспективы развития свинцового аккумулятора.
2. Химические источники тока (ХИТ). Щелочные аккумуляторы (НК, НЖ). История и перспективы развития. Конструкция НК – аккумуляторов.
3. Химические источники тока в решении проблем экологии (электромобили, электрохимические генераторы).
4. Традиционные и перспективные источники энергии.
5. М. Фарадей, научно – практическая деятельность, роль в развитии электрохимии.
6. , вклад в развитие электрохимии.
7. История развития электрохимии. Гальвани, А. Вольта.
8. Проблема чистой воды. Мембранный электролиз – основа для получения питьевой воды в странах Персидского залива.
9. Водородная энергетика. Водород – топливо будущего.
10. Растворы электролитов. Сильные и слабые электролиты. Теория Аррениуса.
11. Электролиз, его применение при получении рафинированной (чистой) меди.
12. Электролиз, его применение для получения алюминия.
13. Электролиз поваренной соли. Получение хлора, щелочи и водорода.
14. Коррозия металлов и гальванические покрытия.
15. Электрические и химические явления.
16. Понятие электродного потенциала. Равновесный потенциал. Таблица стандартных потенциалов.
17. Аккумуляторы и гальванические элементы.
18. Электропроводность электролитов. Удельная электропроводность.
19. Электрохимия и медицина.
20. Электрохимия и экология.
Литература
Основная:
1. , , Цирмина : Учебник для вузов. – М.: Химия, 2001. – 624 с.
2. Попова электрохимической технологии: учебное пособие/Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2004. – 56 с.
3. , Гамбург -химические основы электрохимии. Долгопрудный: Издат. Дом «Интеллект», 2008. – 424 с.
4. Байрамов электрохимии. Изд. «Академия», 2005 г.
5. Дамаскин . Изд. «Колос» - 2006 г.
Дополнительная:
1. Электрон и химические процессы. – Л.: Химия, 1987. – 127 с.
2. Любимое дитя электрохимии. – М.: Знание, 1985. – 175 с.
3. Прикладная электрохимия. Под ред. – М.: Химия, 1984. – 520с.
4. Антропов электрохимия. – М.: ВШ, 1984. – 519 с.
Рабочую программу составил:
__________________________ / /
подпись
Дополнения и изменения в рабочей программе
на соответствующий учебный год:
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
"___" __________________20 г.
Зав. кафедрой __________________/ /
подпись
Внесенные изменения утверждены на заседании УМКС\УМКН
«____»________________20 года, протокол №
Председатель УМКС /УМНК/
__________________/ /
подпись, дата
