5. Общие сведения о распространенности элементов в природе, промышленных методах переработки руд и минералов, роли соединений и простых веществ различных элементов в технике и быту;
Уметь:
1.Проводить оценку возможности протекания химического процесса между неорганическими веществами на основе анализа термодинамических и кинетических данных.
2. Разрабатывать и реализовывать методики получения, разделения и очистки неорганических веществ.
3. Оценивать методики изучения химических процессов, добывать новую информацию на основе анализа данных, полученных в процессе эксперимента и путем литературного поиска.
4. Анализировать изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств соединений при изменении их состава и строения.
Владеть:
1.Методами пропаганды научных достижений.
2. Навыками работать с компьютером на уровне пользователя и применять навыки работы с компьютерами в области познавательной и профессиональной деятельности.
3. Навыками работы в химической лаборатории.
4. Навыками применения правила техники безопасности работы в химической лаборатории.
5. Навыками использования основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, а также методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
Общая трудоемкость дисциплины составляет 19 зачетных единиц - 684 часа.
№ п/п | Раздел Дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | |||
Лек. | Лаб. | Кср. | Срс. | |||||
1 | Модуль 1 | 1 | 1-6 | 24 | 30 | 3 | 28 | текущий контроль домашних заданий и готовности к выполнению лабораторных занятий, анализ отчётов, рейтинговый экзамен по теме 1.3 |
2 | Модуль 2 | 1 | 7-10 | 16 | 20 | 3 | 22 | текущий контроль домашних заданий и готовности к выполнению лабораторных занятий, анализ отчётов, рейтинговый экзамен по теме 2.1 |
3 | Модуль 3 | 1 | 11-18 | 32 | 40 | 4 | 56 | текущий контроль домашних заданий и готовности к выполнению лабораторных занятий, анализ отчётов, рейтинговые экзамены по темам 1.1-1,2 и темам 3.1-3,7 |
4. | Модуль 4 | 2 | 1-5 | 15 | 25 | 4 | 24 | текущий контроль домашних заданий и готовности к выполнению лабораторных занятий, анализ отчётов, рейтинговый экзамен по темам 4.1-4,9. |
5 | Модуль 5 | 2 | 6-12 | 21 | 35 | 4 | 32 | текущий контроль домашних заданий и готовности к выполнению лабораторных занятий, анализ отчётов, рейтинговый экзамен по темам 5.1- 5.7. |
6 | Модуль 6 | 2 | 13-18 | 18 | 30 | 4 | 50 | текущий контроль домашних заданий и готовности к выполнению лабораторных занятий, анализ отчётов, рейтинговый экзамен по темам 6.1- 6.8. |
7 | Модули 3-6 курсовая работа | 2 | 5-18 | Публичная защита на научной студенческой конференции | ||||
Модуль 1
Введение.
Понятие материи, виды материи, вещество и поле их количественные характеристики. Предмет химии, ее место среди других наук.
1.1. Строение атома.
Опыты, доказывающие сложность строения атома. Ранние атомные модели (Томпсона, Резерфорда, Бора), их недостатки. Спектры атомов, функции, описывающие спектральные серии, квантование значений волновых чисел. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства элементарных частиц. Принцип неопределённости Гейзенберга. Понятие волновой функции и волнового уравнения. Атом водорода в квантовой механике, принципы и результаты решения уравнения Шредингера, радиальная и угловые составляющие волновой функции, энергия электрона в атоме водорода. Понятие электронной орбитали, квантовые числа. Формы электронных орбиталей. Многоэлектронные атомы. Принцип Паули, строение электронных уровней и подуровней. Относительная энергия атомных орбиталей, правила их заполнения (условие минимума энергии, правило Хунда). Периодический закон и строение атомов. Изменение электронного строения атомов в периодах и подгруппах, связь электронного строения атомов со структурой Периодической системы. Свойства изолированных атомов: потенциалы ионизации, энергия сродства к электрону, элекроотрицательность, орбитальный, ковалентный (металлический) радиусы и изменение этих характеристик атомов в подгруппах и периодах.
1.2. Теории химической связи
Электростатические представления в теории химической связи. Ионная связь, её энергетическая диаграмма. Понятие ионных кластеров и ионной кристаллической решётки, её энергия (цикл Борна-Габера), координационные числа. Структуры ионных соединений, роль геометрических факторов, прогноз типов структур на основе состава бинарного вещества и соотношения ионных радиусов катиона и аниона. Свойства веществ с преимущественно ионным характером связи. Недостатки ионной теории. Теория поляризации как этап развития электростатической модели. Поляризующие действие и деформируемость электронных орбиталей, зависимость этих параметров ионов от их радиуса, заряда и строения внешнего и предвнешнего энергетических уровней. Предсказание на основе теории поляризации физико-химических и химических свойств веществ (температура плавления, к. ч., характер и степень диссоциации, гидролиз по катиону и аниону и его степень, окислительно-восстановительные характеристики и т. д.).
Ковалентная связь. Основные положения метода валентных связей (МВС). Молекула водорода в рамках МВС, энергетическая диаграмма образования двухцентровой, двухэлектронной связи, симметричная и антисимметричная волновые функции. Характеристики ковалентной связи (длина, энергия, направленность). σ-, π- и δ- связи, механизмы их образования. Гибридизация атомных электронных орбиталей, гибридные функции с участием s-, p - и d- атомных орбиталей. Структуры молекул. Принципы описания молекулярных веществ в рамках МВС, учёт отталкивания неподелённых электронных пар, π-дативное взаимодействие, преимущества и недостатки метода МВС. Метод молекулярных орбиталей (вариант ММО ЛКАО) – основные положения, правила формирования молекулярных орбиталей из атомных. Связывающие, несвязывающие и разрыхляющие МО. Двухатомные молекулы простых и сложных веществ в МО ЛКАО, более сложные частицы в рамках этого метода. Сравнение методов ММО ЛКАО и МВС.
Межмолекулярное взаимодействие, его влияние на физико-химические свойства молекулярных веществ. Водородная связь.
Химическая связь в кристаллах металлов. Преимущества и недостатки теории «электронного газа», основные положения зонной теории, описание в рамках зонной теории электронного строения простых веществ. Основные положения атомно-молекулярного учения.
1.3. Теоретические основы протекания химических процессов
Газовые законы, уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева). Законы сохранения заряда и массы. Моль. Законы постоянства состава и кратных отношений, границы их применимости. Соединения переменного состава.
Предмет термодинамики. Типы и виды систем. Понятие фазы. Состояние системы. Параметры состояния и функции состояния. Внутренняя энергия и энтальпия. Первое начало термодинамики. Законы Лавуазье – Лапласа и Гесса, и следствия. Стандартные состояния веществ и стандартные значения термодинамических функций. Расчет тепловых эффектов процессов с использованием энтальпий образования и растворения. Второе начало термодинамики, его статистический смысл. Энтропия и ее выражение через вероятность состояния системы. Энергия Гиббса. Критерии самопроизвольного протекания процессов в изолированных, изобарно-изотермических системах. Зависимость изменения энергии Гиббса от температуры.
Предмет химической кинетики. Понятие скорости гомогенной и гетерогенной реакций. Закон действия масс, его обоснование и границы применимости. Смысл константы скорости и факторы, от которых она зависит. Молекулярность и порядок реакции. Параллельные, сопряжённые и последовательные реакции, понятие о лимитирующей стадии. Цепные реакции. Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса, его качественное обоснование через распределение Максвелла - Больцмана. Энергия активации. Энергетические диаграммы химических процессов. Явление катализа. Катализаторы, инициаторы, ингибиторы и возможные механизмы их действия. Гомогенный и гетерогенный катализ. Автокатализ. Обобщение сведений о зависимости скорости реакций от природы и состояния реагентов и продуктов, присутствия “посторонних” веществ, температуры, давления, концентрации и их изменения во времени, от площади контакта фаз, от нетепловых энергетических воздействий.
Истинное и ложное равновесие. Смысл константы равновесия и факторы, от которых она зависит. Ее связь с изменением стандартной энергии Гиббса и зависимость от температуры. Принцип Ле Шателье и его следствия.
Модуль 2
Химические процессы, протекающие в растворах.
2.1. Классификация дисперсных систем по размеру частиц и по фазовому состоянию. Сходство и различие между истинными и коллоидными растворами, а также взвесями. Понятия «растворитель», «растворенное вещество», «растворимость». Физическая и химическая теории растворов. Концентрация растворов. Процесс растворения в воде твёрдых фаз с ионным характером связи, его механизм, термодинамика и кинетика. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Кристаллосольваты. Зависимость растворимости от природы и агрегатного состояния веществ, температуры, давления, присутствия «посторонних» веществ. Закон Генри.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
Основные порталы (построено редакторами)