МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН государственный университетимениШакарима города Семей | ||
Документ СМК 3 уровня | УП КВ | УП КВ 042-18.10.1.59/01-2016 |
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА компонента по выбору | Редакция № 1 от. 08.09.2016 г. |
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА компонента по выбору |
Наименование дисциплины: Химическая физика
Шифр - наименование специальности: 5В060600 - «Химия»
Кафедра: Химии и химических технологий
Курс _3______________________________
Количество кредитов__3_______________
Всего часов 135__________________
Лекций _30___________________________
Семинарские (практические) занятия _15__
Лабораторные занятия__________________
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 занятий | 6 |
5 | Перечень тем самостоятельной работы обучающегося | 6 |
6 | Список рекомендуемой литературы | 8 |
1 Пояснительная записка
1.1Краткое описание содержания дисциплины
Учебная программа компонента по выбору «Химическая физика», 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 настоящее время новые технологии основаны на использовании таких физических явлений, как плазма, разряд, лазерное облучение, обработка поверхностей потоками различных частиц и т. п. Развитие новых методов анализа с использованием лазерной техники, инициирование и стимулирование химических процессов требуют изучения механизмов химических реакций на уровне элементарных актов как в газовой, так и в конденсированных фазах и на границах раздела фаз.
1.2 Цели данного курса:
-ознакомление студентов современными представлениями о химической физике, ее возможностями и ограничениями при решении конкретных экспериментальных задач для использования как при выполнении выпускных работ, так и в последующей практической и научно-исследовательской деятельности выпускников.
1.3 Задачи изучения дисциплины
Основные задачи определены квалификационными требованиями к выпускникам специальности 5В060600- «Химия».
- ознакомление студентами основ и глубокое понимание взаимосвязи основных физических и химических процессов, проходящих в технологических реакторах;
-быть готовыми к быстрому внедрению и использованию новейших нетрадиционных технологий, теоретическую основу которых, представляет именно химическая физика.
1.4 В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать теории перечисленных процессов, их возможности, ограничения и области применения; теоретические основы курса «Химическая физика» согласна специальности; общие сведения по элементарным процессам в химии, химии высоких энергий, цепным реакциям, процессам горения и взрыва, химическим превращениям при низких температурах;
- уметь классифицировать данные, определять тип задачи, составлять алгоритм ее решения; выбирать адекватные физические явления для решения конкретной экспериментальной задачи, расшифровывать простейшие спектры, выбирать оптимальные условия проведения эксперимента; 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. быть компетентным в вопросах физики и химии для решения практических и научно-исследовательских задач.
2.Введение
«Химическая физика» является одной из наук, которая относится к общепрофессиональным дисциплинам в системе образовательно-профессиональных программ специальности. Она развивает систематическое химическое образование, и предусматривает изучение строения электронной оболочки атома; квантово-механической природы химических сил; строения и свойств молекул, кристаллов и жидкостей; проблем химической кинетики — природы элементарных актов химического взаимодействия, свойств свободных радикалов, квантовомеханической теории реакционной способности соединений, фотохимических реакций и реакций в разрядах, теории горения и взрывов, и предшествует более подробному изучению дисциплин специализации.
3. Основные разделы дисциплины
Элементарные процессы в химии.
Введение. Задачи, разделы и области применения химической физики. Теория столкновений. Обмен энергии при столкновении частиц. Неравновесные химические реакции. Активные промежуточные продукты. Свободные радикалы и атомы. Карбены. Гомолитические реакции. Мономолекулярный распад молекул на радикалы. Реакции между атомами и радикалами. Реакции атомов и радикалов с молекулами. Реакции замещения. Гетеролитические реакции.
Химия высоких энергий. Цепные реакции.
Фотохимия. Кинетика фотохимических реакций. Полные и локальные скорости фотохимических реакций. Хемилюминесценция. Радиационная химия. Виды ионизирующих излучений. Источники излучений. Количественные характеристики. Радиационно-химический выход. Первичные процессы. Интенсивность излучений. Радиолиз воды. Реакции в электроразряде. Плазмохимия. Типы электрических разрядов. Плазмохимические реакции. Образование химически активных частиц в плазме. Цепные реакции. Цепной механизм химических превращений и его элементарные стадии. Зарождение, продолжение и обрыв цепей. Длина цепи. Скорость цепной реакции. Разветвление цепи. Неразветвленные цепные реакции. Линейный и квадратичный обрыв цепей.
Физика и химия горения и взрыва. Предельные явления в химических процессах.
Особенности взрывных реакций. Теория теплового взрыва . Виды пламен. Нормальная скорость горения. Ламинарные пламена. Детонация. Сажеобразование при горении углеводородов. Структура фронта сажеобразующих пламен. Высокотемпературные и низкотемпературные сажеобразующие пламенна. Механизмы сажеобразования. Образование фуллеренов в режиме горения.
Химическая физика твердого тела.
Процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Закономерности и механизмы горения в СВС-системах. Термодинамика и кинетика СВС-реакций. Технологические основы СВС-процессов. Материалы и их свойства. Внутреннее строение материалов. Механические и тепловые свойства материалов. Электрические и тепловые процессы в твердых телах.
4. Перечень тем практических занятий
Обменные химические процессы. Неравновесные химические реакции. Активные промежуточные продукты. Свободные радикалы и атомы. Карбены. Кинетика гомо - и гетеролитических реакции. Фотохимия. Основные законы фотохимии. Радиационная химия. Радиолиз воды. Возникновение разрядов в газе. Формы самостоятельного разряда. Цепные реакции. Основные понятия. Примеры цепных реакций. Структура пламени. Нормальная скорость горения. Ламинарные пламенна. Детонация. Колебательные химические реакции. Экспериментальное исследование колебательного режима бутана. Сажеобразование при горении углеводородов. Механизмы. Фуллерены Загрязнение окружающей среды оксидами азота. Механизмы образования. Термодинамика и кинетика СВС-реакций Материалы и их свойства. Электрические и тепловые процессы в твердых телах.5. Перечень тем самостоятельной работы обучающегося
Термическая диссоциация. Диссоциация молекул на твердых поверхностях. Свободные атомы и радикалы. Образование молекул из атомов или радикалов. Применение теории столкновений к бимолекулярным реакциям. Максвелл-Больцмановское распределение в реагирующей системе. Энергия активации. Фотохимия. Интерпретация превращений, возникающих в результате поглощения света веществом. Фотохимическое возбуждение. Радиационная химия. Вторичные радиационно-химические процессы. Инициирование свободными радикалами и атомами цепных процессов. Влияние агрегатного состояния на радиационно-химическую активность вещества. Кинетика реакций в электрических разрядах. Кинетика электрокрекинга метана. Кинетика синтеза окиси азота. Кинетика неразветвленных цепных реакций. Кинетика разветвленных цепных реакций. Пределы распространения горения. Расчет нормальной скорости распространения пламени. Выводы из формулы для скорости распространения пламени. Гомогенные колебательные, реакции (реакции окисления триоксида фосфора; образование колец Лизеганга Тепловой взрыв при совместном проявлении химического превращения и физических воздействий. Промышленные методы производства фуллеренов: дуговой метод; при лазерном нагреве; при испарении Химические превращения в пламени. Энергия материалов. Пьезоэлектрики. Термодинамический расчет равновесных характеристик процессов сгорания. Расчет состава продуктов сгорания, температуры горения смеси. Расчет объемной скорости тепловыделения в пламенах по профилю температуры. Изучение кинетики фотохимического распада пероксида водорода. Спектрофотометрическое изучение кинетики разложения оксалата марганца (II). Измерение температуры пламени термопарным методом, изготовление и калибровка термопар.Список рекомендуемой литературы
4.1 Основная литература
4.1.1 Химическая физика на пороге 21-го века. К 100-летию академика Н. Н. Семенова. - М.: Наука, 1996. - 224 с.
4.1.2 , Химия высоких энергий. - М.: Химия, 1988.
4.1.3 Кинетика гомогенных химических реакций. - М.: Высшая школа, 1988.
4.1.4. Бутягин. П.Ю. Химическая физика твердого тела: учебник.- М: Московского университета, 2006.- 269с.
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. имическая физика поверхности твердого тела. - М.: Мир, 1990.
4.2.5. , Некоторые проблемы конструирования и управления химическими процессами. Алматы, 1994.
4.3 Интернет-ресурсы
4.3.1.https://www. /profile/L_Trakhtenberg/publication/283829132_Structure_and_physicochemical_properties_of_nanostructured_metal_oxide_films_for_use_as_the_sensitive_layer_in_gas_sensors/links/566153e008ae4931cd59dfc5.pdf
4.3.2.https://www. /profile/Natalia_Loiko2/publication/278398369_Regulation_of_chicken_egg_lysozyme_functional_properties_by_interaction_with_5-methylresorcinol/links/55844c4008aeb0cdaddbb902.pdf
4.3.3. http://rl-omega. ru/docs/KhimFiz. pdf
4.3.4.https://www. /profile/V_Zakharov/publication/257864226_Thermal_decomposition_of_125Oxadiazolo34-e1234-Tetrazine-46-di-N-Oxide/links/54b8db520cf28faced62550b. pdf
4.3.5.http://alnam. ru/book_e_chem. php? id=246
