Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Саратовский государственный технический университет имени »

Энгельсский технологический институт (филиал)

Кафедра «Естественные и математические науки»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

Б.1.1.8. Физическая химия

направления подготовки

22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов».

Профиль подготовки «Материаловедение и технологии строительных материалов»

форма обучения – заочная

курс – 2

семестр – 3

зачетных единиц – 5

часов в неделю –

всего часов – 180

в том числе:

лекции – 12

коллоквиумы –

практические занятия –

лабораторные занятия –14

самостоятельная работа – 154

зачет –

экзамен – 3 семестр

РГР – нет

курсовая работа – нет, курсовой проект – нет

контрольная работа – 3 семестр

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ЕМН

«02» сентября_ 2016 года, протокол № 1_

Зав. кафедрой _____________/ В /

Рабочая программа утверждена на заседании УМКН МВТМ

«07» _сентября_ 2016 года, протокол №1

Председатель УМКН _________/ Г/

Энгельс 2016

 

1.  Цели и задачи освоения дисциплины

Физическая химия – это наука, устанавливающая связь между физическими и химическими явлениями, физическими и химическими свойствами веществ. Физическая химия объясняет на основании положений и опытов физики то, что происходит при химических процессах.

В круг вопросов физической химии входят общие закономерности химических превращений, позволяющие предсказывать возможное направление и конечный результат химической реакции, влияние температуры и давления на скорость процесса и на смещение равновесия.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Физическая химия – это наука, связанная с изложением ряда методов теоретической и экспериментальной физики, которые используются для решения конкретных химических задач. Она является теоретической основой многих прикладных химико-технологических дисциплин, что приводит к тесной связи ее с производством.

Цель курса – дать студентам представление о теоретических основах и современном состоянии физической химии, приобретение студентами знаний и навыков, позволяющих применять их при освоении других дисциплин образовательного цикла и последующей профессиональной деятельности.

Задачей химической подготовки бакалавра заключается в создании у него химического мышления, помогающего ему решать вопросы физико-химического направления в профессиональной деятельности. Задачей курса является формирование у студентов современные представления о механизмах химических превращениях, о методах расчета различных физико-химических характеристик химических процессов.

Для достижения этой цели преподавание дисциплины предполагает:

1.1  ознакомить студентов с основными понятиями, законами и методами физической химии как науки, составляющей фундамент системы химических знаний;

1.2 способствовать формированию у студента обобщенных приемов исследовательской деятельности (постановка задачи, теоретическое обоснование и экспериментальная проверка ее решения), научного взгляда на мир в целом;

1.3 привить студенту химические навыки, необходимые для проведения эксперимента, научить работать со справочной литературой.

1.4 развить у студентов профессиональное химическое мышление, чтобы будущий бакалавр смог переносить общие методы научной работы в работу по специальности;

1.5  обеспечить возможность овладения студентами совокупностью химических знаний и умений, соответствующих уровню бакалавра по соответствующему профилю.

Теоретическая часть дисциплины излагается в лекционном курсе. Полученные знания закрепляются на лабораторных занятиях. Самостоятельная работа предусматривает работу с учебниками и учебными пособиями, подготовку к лабораторным занятиям, выполнение домашних заданий, подготовку к контрольным работам и коллоквиумам.

2.  Место дисциплины в структуре ООП ВО

«Физическая химия» представляет собой дисциплину базовой (обязательной) части учебного цикла (Б.1.1.8) основной образовательной программы бакалавриата по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» относится к группе химических дисциплин математического и естественнонаучного цикла и изучается:

·  после освоения курса «Неорганическая и органическая», дающего базовые представления об основных законах, теориях и понятиях химии;

·  после освоения курсов «Математика» и «Физика»,

·  перед изучением дисциплин «Коррозия и зашита от коррозии» и «Физико-химия материалов», ряд разделов которых базируются на знании дисциплины «Физическая химия».

Знания, полученные обучающимися при изучении «Физической химии», являются основой для последующего успешного освоения многих дисциплин профессионального цикла образовательной программы, например: «Коррозия и зашита от коррозии» и «Физико-химия материалов» и др.

3.  Требования к результатам освоения дисциплины

В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общепрофессиональные компетенции при освоении ООП ВО, реализующей Федеральный Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования (ФГОС ВО):

- готовностью применять фундаментальные математические, естественнонаучные и общеинженерные знания в профессиональной деятельности (ОПК-3);

- способностью сочетать теорию и практику для решения инженерных задач (ПК-4).

В результате изучения дисциплины «Физическая химия» базовой (обязательной) математической и естественнонаучной части учебного цикла (Б.1.1.8) основной образовательной программы бакалавриата студент должен демонстрировать следующие результаты образования.

Обучающийся должен:

3.1. Знать:

- базовую терминологию, относящуюся к физической химии, основные понятия и законы физической химии, их математическое выражение;

- роль термодинамических факторов в технологических процессах;

- основные экспериментальные и расчетные методы определения макроскопических характеристик системы и отдельных ее составляющих веществ;

- начала термодинамики и основные уравнения химической термодинамики;

- основные закономерности электрохимических процессов;

- методы термодинамического описания химических и фазовых равновесий в многокомпонентных системах.

3.2. Уметь:

- моделировать химическое, фазовое равновесие и проводить численные расчеты физико-химических величин;

- прогнозировать влияние различных факторов на равновесие в химических реакциях;

- устанавливать границы областей устойчивости фаз;

- определять направленность смещения равновесия в заданных условиях;

- использовать закон Фарадея для расчета параметров электрохимической системы;

3.3. Владеть навыками:

- вычисления тепловых эффектов химических реакций при заданной температуре в условиях постоянства давления и объема;

- вычисления констант равновесия химических реакций при заданной температуре;

- вычисления количественных параметров электрохимических систем.

4. Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам

и видам занятий

№ мо

ду

ля

№

не

де

ли

№

те

мы

Наименование темы

Часы/из них в интерактивной форме

Всего

ЛЗ

КЛ

ЛР

ПР

СРС

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Законы термодинамики и их применение

40/2

2/2

38

2

Термодинамика фазовых превращений

40/4

2/2

2/2

36

3

Химическое равновесие

32/4

1/2

4/2

26

4

Теория растворов

21/1

1/1

20

5

Электрохимия

24/2

1/2

2

22

6

Химическая кинетика

23/3

1/1

2/2

20

Всего

180/

16

10/

10

10/

6

162

5. Содержание лекционного курса

№

темы

Всего

часов

№

лекции

Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции

Учебно-методическое обеспечение

1

2

3

4

5

1

2

1

Макроскопические системы и термодинамический метод их описания. Термодинамические переменные. Температура. Интенсивные и экстенсивные величины. Обратимые и необратимые процессы. Уравнение состояния идеального газа.

Теплота и работы различного рода. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Закон Гесса и его следствия. Второй закон термодинамики и его различные формулировки. Энтропия. Уравнение второго начала термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Энтропия как функция состояния. Изменение энтропии при различных процессах. Изменение энтропии изолированных процессов и направление процесса.

Термодинамические потенциалы. Уравнение Гиббса – Гельмгольца. Свойства термодинамических потенциалов. Различные формы записи условий термодинамического равновесия. Критерий самопроизвольного протекания процессов.
Методы вычисления энтропии, внутренней энергии, энтальпии, энергии Гельмгольца и энергии Гиббса.
Химический потенциал. Стандартный химический потенциал.

[1] -[8]

2

2

2

Гетерогенные системы. Понятие фазы, компонента, степени свободы. Вывод условия фазового равновесия. Вывод условия мембранного равновесия. Правило фаз Гиббса и его вывод.
Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса и его применение к различным фазовым равновесиям.

[1] -[8]

3

1

3

Вывод условия химического равновесия. Химическая переменная. Изотерма Вант-Гоффа. Изменение энергии Гиббса и энергии Гельмгольца при химической реакции. Химическое сродство. Закон действия масс. Стандартная энергия Гиббса химической реакции. Константа равновесия. Различные виды констант равновесия и связь между ними.

[1] -[7]

4

1

3

Растворы различных классов. Различные способы выражения состава раствора. Смеси идеальных газов.

Термодинамические свойства газовых смесей.

Идеальные растворы в различных агрегатных состояниях и общее условие идеальности растворов.
Давление насыщенного пара жидких растворов. Закон Рауля и закон Генри. Идеальные и неидеальные растворы.

[2] -[8]

5

1

4

Общие представления об электролитах.

Сильные и слабые электролиты.

Закон разведения Оствальда.

Активность электролитов, коэффициент активности, ионная сила раствора.

Исходные положения теории Дебая-Хюккеля

Абсолютная и предельная подвижности ионов.

Числа переноса. Методы определения чисел переноса.

Общие представления об электрохимических цепях.

Классификация цепей.

Электродвижущая сила (ЭДС).

Равновесные и неравновесные электрохимические цепи. Диффузионный потенциал.

Электродные потенциалы. Стандартные электродные потенциалы.

Классификация электродов

Электроды первого рода

Электроды второго рода

Окислительно-восстановительные электроды.

Химические источники тока.

Гальванические элементы.

Определение термодинамических характеристик электрохимических цепей

[1] -[8]

6

1

4

Основные различия между химической термодинамикой и кинетикой. Скорость химической реакции в газовой фазе и в растворе. Мономолекулярные реакции, бимолекулярные реакции, тримолекулярные реакции.

Порядок реакции. Порядок реакции по веществу, общий порядок реакции.

Методы определения порядков реакции

[2] -[8]

6. Содержание коллоквиумов

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4