ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано

_____________________________

Руководитель ООП по

направлению 220700

доцент

Утверждаю

___________________________

Зав. кафедрой

общей и физической химии

профессор

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«Физическая Химия»

Направление подготовки: 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств»

Профили подготовки: «Автоматизация технологических процессов и производств в горной промышленности»; «Автоматизация технологических процессов и производств в металлургической промышленности»; «Автоматизация технологических процессов и производств в нефтепереработке».

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Составитель: доцент

Санкт-Петербург

2012

1. Цели и задачи дисциплины: приобретение знаний в области физической химии в качестве естественнонаучной дисциплины, овершенно необходимых для последующего логического перехода к изучению цикла профессиональных дисциплин по направлению 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств». В результате изучения теоретического курса и прохождения лабораторного практикума по физической химии задачей дисциплины является получение студентом необходимого объема знаний в области термодинамических и кинетических закономерностей химических и металлургических процессов, научиться применять эти знания для решения практических задач.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2. Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина «Физическая химия» относится к циклу математических и естественнонаучных дисциплин и входит в его базовую часть. Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями по дисциплине «Химия», устанавливаемыми ФГОС ВПО по направлению 220400 «Управление в технических системах». Дисциплина является предшествующей для изучения последующих дисциплин: цикла Б.2 (математические и естественнонаучные дисциплины) - Органическая химия (3-й семестр), Теория металлургических процессов (3-й семестр), Экология (8-й семестр), цикла Б.3 (профессиональный цикл) – Технологические процессы переработки нефти и газа (4-й семестр), Металлургия тяжелых цветных металлов (4-й семестр), Металлургия легких цветных металлов (5-й семестр), Безопасность жизнедеятельности (7-й семестр), Автоматизация технологических процессов в металлургии (7-й семестр).

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих

общекультурных компетенций:

способностью логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

способностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);

способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

профессиональных компетенций

способностью представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);

способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-2);

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

Знать: общие закономерности протекания химических реакций, природу химических реакций, используемых в металлургических производствах; законы и понятия физической химии для анализа металлургических процессов; природу фазовых равновесий в металлургических системах;

Уметь: осуществлять корректное математическое описание физических и химических явлений технологических процессов; применять современное физическое оборудование и приборы при решении практических задач; выполнять термохимические расчеты, расчеты химического равновесия, равновесия в растворах; анализировать фазовые равновесия на основе диаграмм состояния; использовать справочную литературу для выполнения расчетов

Владеть: методами работы на основных физико-химических приборах; основными физико-химическими расчетами металлургических процессов; методами определения и расчета тепловых эффектов химических реакций, парциальных мольных величин, равновесных характеристик.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц.

Вид учебной работы

Всего часов

Семестры

2

Аудиторные занятия (всего)

54

54

В том числе:

-

-

-

-

-

Лекции

36

36

Практические занятия (ПЗ)

Семинары (С)

Лабораторные работы (ЛР)

18

18

Самостоятельная работа (всего)

18

18

В том числе:

-

-

-

-

-

Курсовой проект (работа)

Расчетно-графические работы

Реферат

Другие виды самостоятельной работы

18

18

Выполнение домашних заданий

8

8

Подготовка к лабораторным работам

2

2

Составление отчетов к лабораторным работам

4

4

Подготовка к контрольной работе

2

2

Подготовка к экзамену

2

2

Вид промежуточной аттестации (экзамен)

36

36

Общая трудоемкость час

зач. ед.

108

108

3

3

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1.

Химическая термодинамика

Предмет и задачи термодинамики, ее значение. Первое начало. Тепловой эффект изохорного и изобарного процессов, понятие об энтальпии. Теплоемкость, ей использование для расчетов тепловых эффектов процессов. Расчет тепловых эффектов химических реакций. Закон Гесса. Тепловые эффекты реакций в растворах. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры, закон Кирхгофа. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии. Закономерности изменения энтропии. Третье начало термодинамики. Учение о химическом сродстве. Термодинамические потенциалы Гельмгольца и Гиббса, их вычисление. Определение направления протекания химических реакций.

2.

Химическое равновесие

Парциальные молярные величины, их определение. Химический потенциал, его значение для компонента идеального газа, идеального раствора, предельно разбавленного раствора и для реальных систем. Понятие об активности и фугитивности. Уравнение изотермы реакции. Константа равновесия. Расчет равновесного состава реакционной смеси. Влияние внешних условий на равновесие. Принцип Ле-Шателье. Выбор оптимальных условий для проведения реакции. Вычисление константы равновесия при различных температурах

3.

Фазовые равновесия

Основные понятия: фаза, составляющее вещество и компонент системы, термодинамические степени свободы. Правило фаз Гиббса. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса, его использование для расчета фазовых равновесий а однокомпонентных системах. Фазовые диаграммы однокомпонентных систем. Диаграммы состояния двух и трёхкомпонентных систем.

4.

Основы электрохимии

Электрическая проводимость и её виды. Подвижность ионов. Кондуктометрический и его применение для определения физико-химических характеристик систем. Электродный потенциал, типы электродов. Гальванические элементы. ЭДС. Потенциометрический анализ и области его применения.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п

Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

1.

Органическая химия

+

+

+

+

2.

Экология

+

+

+

+

3.

Металлургия тяжелых цветных металлов

+

+

+

+

4.

Металлургия легких цветных металлов

+

+

+

+

5.

Теория металлургических процессов

+

+

+

+

6.

Безопасность жизнедеятельности

+

+

+

+

7.

Автоматизация технологических процессов в металлургии

+

+

+

+

8.

Технологические процессы переработки нефти и газа

+

+

+

+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

Практ.

зан.

Лаб.

зан.

Семин

СРС

Все-го

час.

1.

Основы химической термодинамики

10

4

4

18

2.

Химическое равновесие

8

4

4

16

3.

Фазовые равновесия

10

6

6

22

4.

Основы электрохимии

8

4

4

16

Итого

36

18

18

72

6. Лабораторный практикум

№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

Трудо-емкость

(час.)

1.

1

Определение теплоты диссоциации слабого электролита

2

2.

1

Определение интегральной теплоты растворения и гидратации соли

2

3.

2

Определение степени диссоциации слабого электролита потенциометрическим методом

2

4.

2

Кондуктометрическое определение константы диссоциации слабого электролита

2

5.

2

Определение константы нестойкости

2

6.

3

Давление насыщенного пара

2

7.

3

Криометрия

2

8.

4

Приготовление буферного раствора и определение рН

2

9.

4

Определение ЭДС, активности и коэффициента активности

2

Итого

18

7. Практические занятия (семинары)

не предусмотрены учебным планом и основной образовательной программой

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)_______ не предусмотрено учебным планом и основной образовательной программой ___________________________________

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

1. Стромберг А. Г., Семченко  химия. Издание 4. М.: Высшая школа, 2003.

2. , , Батраков химия. М.: Академия. 2005.

3. , , Успенская физической химии. Теория и задачи. М.: Экзамен. 2005.

4. , , Дубровская химия. Термодинамические свойства растворов. Сборник задач. СПб.: Изд-во СПГГИ, 2007.

5. Краткий справочник физико-химических величин. / Ред. Равдель А. А., Пономарева  10. СПб: Специальная литература, 2003.

6. , Ульянова химия. Химическая кинетика. Методуказания. СПб.: Изд-во СПГГИ, 2003.

7. Липин  диаграммы. Сборник задач. СПб: Изд-во СПГГИ, 1999.

8. , , Иванов химия. Химическая термодинамика. Сборник задач. СПб. СПГГИ.: 2007.

9. Чиркст электролитов. Учебное пособие. СПб. СПГГИ. 2006.

10. , , Литвинова химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие. СПб. СПГГИ. 2010.

б) дополнительная литература

1. Стромберг А. Г., Лельчук Х. А., Картушинская  задач по химической термодинамике. М.: Высшая школа, 1985.

2. Дибров  и физическая химия. Часть 3. Химическая термодинамика. СПб: Изд-во СПГГИ, 1996.

3. , , Лихтенштейн кинетика. М.: Химия, 2000.

в) программное обеспечение

программа химических расчетов HSC производства компании Outotec

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

http://www. chem. /cgi-bin/tkv. pl

http://www.

http://www. sciteclibrary. ru/

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Лаборатория общей и неорганической химии, лаборатория физической химии, лаборатория прикладной химии, компьютерные классы, специализированная аудитория 3532.

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Преподавание дисциплины основано на организации внутри дисциплины и междисциплинарных образовательных модулей, представляющих совокупность теоретических представлений и практических навыков по дидактическим единицам, изложенными в тексте программы во взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами.

Теоретические представления студент получает в результате изучения курса лекций и самостоятельного изучения литературных источников (учебников и учебных пособий). Теоретические представления закрепляются в процессе выполнения домашних заданий, контрольных и самостоятельных работ, составления реферата.

Практические навыки студентом приобретаются в ходе выполнения рекомендованного программой учебного лабораторного практикума, подготовке к лабораторным работам и оформления отчетов по результатам выполнения лабораторного эксперимента.

Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является совокупностью данных по успешности выполнения студентом требований ФГОС ВПО, учебного плана, примерной учебной программы и включает

= посещение лекционных и лабораторных занятий;

= своевременная сдача домашних заданий в соответствии с предоставленным преподавателем графиком выполнения домашних работ;

= своевременное предоставление реферата в соответствии с графиком работы над рефератом, которых составляется лектором потока;

= выполнение учебного лабораторного практикума и предоставления отчетов по лабораторным работам в соответствии с графиком выполнения лабораторных работ и сроками сдачи отчетов, разрабатываемым лектором потока;

= успешное написание контрольной работы.

Разработчик:

кафедра ОФХ доцент

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

Эксперт:

кафедра ОФХ профессор

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

____________________ ___________________ _________________________

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