Учебная программа компонента по выбору

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН государственныйуниверситетимениШакаримагорода Семей
Документ СМК 3 уровня	УП КВ	УП КВ 042-18.10.1.58/01-2016
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА компонента по выбору	Редакция № 1 от.  08.09.2016 г.

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА компонента по выбору

Наименование дисциплины: Химическая  кинетика и электрохимия

Шифр - наименование специальности: 5В060600 - «Химия»

КафедраХимии и химических технологий

Курс _3______________________________

Количество кредитов__3_______________

Всего часов  135__________________

Лекций _30___________________________

Семинарские (практические) занятия ___

Лабораторные занятия 15__________________

СРО_90_____________________________

Экзамен  _6_________ семестр

Семей  2016

Предисловие

1 РАЗРАБОТАНО

Составитель

, к. х.н., и. о. доцент________ «29» 06 2016 г.

2 ОБСУЖДЕНО

2.1 На заседании кафедры «Химии и химических технологий»

Протокол  № 14  от  « 29» 06  2016  г.

Заведующий кафедрой _____________ 

2.2 На заседании учебно-методического бюро инженерно-технологического факультета

Протокол № 5/1  от «24»  08 2016 г.

Председатель  ________ 

3 УТВЕРЖДЕНО

Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического совета университета

Протокол  № 1  от  «  08 »  09  2016 г.

Председатель УМС,

проректор по учебно-методической работе ________ 

4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ

Содержание

1	Пояснительная записка	4
2	Введение	5
3	Основные разделы дисциплины	5
4	Перечень тем практических (семинарских) занятий	6
5	Перечень тем лабораторных работ	7
6 7	Перечень тем самостоятельной работы обучающегося Список рекомендуемой литературы	7

1 Пояснительная записка

1.1Краткое описание содержания дисциплины

Учебная программа компонента по выбору «Химическая кинетика и электрохимия», предназначен для обучающихся специальности 5В060600 - «Химия». Дисциплина является компонентом по выбору в цикле базовых дисциплин(БД(КВ)).Данная дисциплина занимает важное место среди химических дисциплин, определяющих теоретический уровень профессиональной подготовки бакалавров специальности 5В060600 - «Химия».

В настоящей дисциплине рассматривается основные определения и понятия химической кинетики, также основные законы и закономерности электрохимических процессов. Электродвижущая сила электрохимического элемента. Электродный потенциал. Термодинамика и кинетика электрохимических реакций.

1.2 Цели данного курса:

-изучение теоретических основ химической кинетики, формирование представлений об электрохимических системах, электрохимических процессах и методах изучения их механизма.

1.3 Задачи изучения дисциплины

- формирование у студентов понимания многих химических сложных реакций: обратимых, параллельных, последовательных, цепных, фотохимических, сопряженных,  гетерогенных, а также изучение теоретических основ электрохимии.

1.4 В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- основные понятия, законы химической кинетики и их математическое выражение, основные понятия и методы математического анализа, законы термодинамики, законы электростатики, основы теории химической связи в соединениях разных типов.

уметь:

проводить расчет основных кинетических характеристик: скорости реакции, константы скорости, порядка реакции, решать основные задачи теории вероятности и математической статистики, применять математические методы при решении типовых профессиональных задач

иметь навыки:

- самостоятельной работы над учебной и специальной литературой, проведения расчетов, по обобщению наблюдаемых фактов и полученных данных при выполнении расчетов и закреплению теоретического материала.

- владения  методами проведения физических и химических измерений, методами корректной оценки погрешностей при проведении эксперимента.

быть компетентным:

- в вопросах химической кинетики  и электрохимии для решения практических и научно-исследовательских задач.

2.Введение

Химическая кинетика и электрохимия занимают важное место в курсе физической химии. Этой дисциплине предшествует курс термодинамики и химического равновесия в гомогенных и гетерогенных системах, а также теоритеческие основы статистической термодинамики и теория расплавов.

Теоретической базой многих прикладных направлений химии, а также ряда химических дисциплин является кинетика.

В программе предлагается более подробное изложение формальной кинетики сложных реакций: обратимых, параллельных, последовательных, цепных, фотохимических, сопряженных и гетерогенных реакций.

В настоящее время электрохимические методы широко применяются не только в химии, но и биологии, электронике, медицине.

3. Основные разделы дисциплины

химическая кинетика.

Введение. Предмет и задачи химической кинетики и электрохимии, основные этапы развития. Методы исследования химической кинетики, основы электрохимических методов, их особенности. Формальная кинетика. Теории химической кинетики. Основные определения и понятия предмета химической кинетики. Основной закон химической кинетики. Простые и сложные реакции.

Кинетические уравнения сложных реакций. Кинетические уравнения сложных реакций: обратимых, параллельных, последовательных. Метод стационарных концентраций Боденштейна и его применение. Сопряженные реакции. Химическая индукция. Фотохимические реакции. Цепные реакции. Цепные реакции. Цепной механизм химических превращений и его элементарные стадии. Влияние температуры на скорость химических реакций. Теории химической кинетики. Теория переходного состояния. Кинетика гетерогенных реакций. Определение константы скорости гетерогенных химических процессов. Катализ. Классификация каталитических реакций. Гомогенный катализ.  Кислотный и основной катализ. Гетерогенный катализ.  Адсорбция и хемосорбция.

ЭЛЕКТРОХИМИЯ.

Основные понятия предмета электрохимии. Причины электролитической диссоциации. Процессы гидратации и сольватации.  Термодинамическая теория  электролитической  диссоциации. Теория сильных электролитов Дебая-Хюккеля. Электролиз, законы Фарадея. Электропроводность растворов электролитов. Удельная, эквивалентная и молярная электропроводность. Закон Кольрауша. Теория электропроводности Дебая-Онзагера.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И КИНЕТИКА.

Электродные процессы. Гальванический элемент, электрохимические реакции. ЭДС гальванического элемента. Классификация электрохимических цепей. Зависимость  ЭДС от температуры.  Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Классификация электрохимических цепей. Химические и концентрационные  элементы, их классификация. Диффузионный потенциал. Возникновение скачков потенциала на границе раздела фаз. Электрохимический  потенциал.  Двойной электрический  слой.  Равновесный  и стандартный электродный потенциал. Классификация электродов: электроды I II рода, газовые электроды, окислительно-восстановительные электроды, электроды сравнения. Кинетика электрохимических реакций. Электрохимическая коррозия металлов.

4. Перечень тем практических (семинарских) занятий.

Скорость химической реакции. Экспериментальные методы получения кинетических кривых. Закон действующих масс. Молекулярность и порядок химической реакции. Константа скорости химической реакции, ее физический смысл, размерность. Кинетические уравнения формально простых гомогенных односторонних реакций 1, 2, 3-го порядков в закрытых системах. Период полупревращения. Методы определения порядка и константы скорости химических реакций. Расчет констант скоростей и определение порядка реакции. Кинетические уравнения сложных реакций: обратимых, параллельных, последовательных. Расчет констант скоростей реакций. Метод стационарных концентраций Боденштейна и его практическое применение. Фотохимические реакции. Законы фотохимии. Цепные реакции. Определение констант скорости элементарных стадий в цепных реакциях. Влияние температуры на скорость химических реакций. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Методы определения энергии активации. Кинетика гетерогенных реакций. Определение константы скорости гетерогенных химических процессов. Определение лимитирующих стадий процесса. Теории химической кинетики. Теория активных столкновений. Теория переходного состояния. Статистический и термодинамический аспекты теории переходного состояния. Гомогенный и гетерогенный катализ. Кислотный и основной катализ. Теории гетерогенного катализа. Современные представления о строении растворов электролитов. Причины электролитической диссоциации. Энергия кристаллической решетки. Процессы гидратации и сольватации. Уравнение Борна. Термодинамический цикл Борна. Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Закон разведения Оствальда. Свойства буферных растворов. Расчет константы и степени диссоциации электролита, буферной емкости раствора. Активность, коэффициент активности. Закон ионной силы растворов. Теория сильных электролитов Дебая-Гюккеля. Уравнение Онзагера. Расчет ионной силы раствора, среднеионного коэффициента активности. Удельная и молярная электропроводности электролитов. Законы Кольрауша. Предельная электропроводность ионов. Расчет удельной и молярной электропроводности электролитов. Гальванический элемент. Гальванические цепи. ЭДС гальванической цепи. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. Классификация электродов и электрохимических цепей. Составление электрохимических цепей и расчет ЭДС. Термодинамика гальванического элемента. Температурный коэффициент ЭДС. Расчет термодинамических характеристик реакций.

Перечень тем лабораторных занятий

1. Химическая кинетика и катализ:

Изучение кинетики йодирования ацетона (по двум вариантам)

Определение константы скорости инверсии тростникового сахара

Адсорбция из раствора на твердом адсорбенте

2. Растворы электролитов:

Измерение электропроводности растворов электролитов(сильных и слабых);

Изучение зависимости электрической проводимости растворов электролитов от концентрации;

3. Электродвижущие силы гальванических цепей:

Измерение э. д.с. элемента Даниэля – Якоби;

5. Перечень тем самостоятельной работы обучающегося

Тема: Химическая кинетика

1. Простые и сложные реакции.

2. Кинетика сложных реакций.

3. Фотохимические реакции.

4. Цепные реакции.

5. Влияние температуры на скорость химических реакций.

10. Теории химической кинетики.

11. Кинетика гетерогенных реакций

12. Катализ

Тема: Электрохимия

Основные понятия электрохимии Растворы электролитов Термодинамическая теория электролитов Электролиз Электропроводность растворов Теория электропроводности Закон Кольрауша Кондуктометрия

Тема: Электрохимическая термодинамика и кинетика

Электродные процессы. Гальванический элемент, электрохимические реакции. Уравнение Нернста для электродного потенциала Классификация электродов Классификация электрохимических цепей. Диффузионный потенциал Потенциометрия Строение двойного электрического слоя на границе металл-раствор Кинетика электрохимических реакций. Поляризация электродов Электрохимическая коррозия металлов
Список рекомендуемой литературы

4.1 Основная литература

4.1.1 . Стромберг, химия: учебник, Д. П.- 6-е изд., стереотип.- М: Высш. шк., 2006.- 527 с.

4.1.2.  Физическая химия. М.: Агар, 2003.-315 с.

4.1.3. Бутягин. П.Ю.  Химическая физика твердого тела: учебник.- М: Московского университета, 2006.- 269с.

4.1.4. Основы химической кинетики и катализа: учеб. пособие.- М.: Академия, 2003.- 252 б.

4.1.5.Кругляков  и коллоидная химия: учеб. пособие.- 2-е изд., испр.- М.: Высш. шк., 2007.- 319 с

4.2 Дополнительная литература

4.2.1 , , Химическая кинетика. - М.: Химия, 2000.

4.2.2 , Курс химической кинетики. - М.: Высшая школа, 1984.

4.2.3. , Кинетика элементарных процессов. М., 1985.

4.2.4. Сборник задач по физической химии: учеб. пособие.- 2-е изд., испр.- М.: МИСиС, 2008.- 339 с

4.3 Интернет-ресурстар

4.3.1.  http://knigi. tr200.biz/index. php? id=4590957

4.3.2. http://elib. altstu. ru/elib/books/Files/pa2004_04/pdf/224Gurbanov. pdf

4.3.3.http://eknigi. org/estestvennye_nauki/133134-kataliz-v-neorganicheskoj-i-organicheskoj-ximii. html