скачать ^ Общий обзор свойств элементов VIIIa подгруппы. Особенности спектров благородных газов. Применение благородных газов в светотехнике и в производстве ОСЧ материалов. Инертные или благородные (Открытие Бартлетта. Работы по химической фиксации ксенона. Химические соединения благородных газов, высокоэффективные окислители. Фазы внедрения (клатраты). Устойчивость фаз внедрения (термодинамический анализ). Радиохимия благородных газов. Борьба за "абсолютный ноль". Работы Г.К.Оннеса. , Диаграмма состояния Не. Критическая точка. Гелий I и гелий II. Сверхтекучесть и сверхпроводимость. Квантовые эффекты в веществах при температурах < 4 К. Квантовые эффекты в химических системах при низких и сверхнизких температурах: туннельный эффект, низкотемпературный предел скорости химической реакции. Космохимия. ПРАКТИКУМ ^ Практикум «Начала химического эксперимента» предназначен для студентов первого курса (начало первого семестра). Целью практикума является обучение студентов основным приемам работы в химической лаборатории. Студенты приобретают навыки постановки и проведения химического эксперимента, интерпретации полученных результатов. Каждая задача практикума представляет собой цельное исследование, направленное на получение определенного неорганического материала. Работая над задачей, студенты обучаются и распределению ролей в научном коллективе (работа выполняется 2 студентами) В процессе выполнения практикума студенты овладевают приемам взвешивания, измерения объемов жидкостей при помощи мерной химической посуды, приготовления растворов с определенной концентрацией (по точной навеске твердого вещества, разбавлением концентрированных растворов, с использованием фиксаналов), очистки солей перекристаллизацией, фильтрования, декантации, центрифугирования осадков, сушки, прокаливанию веществ в электрических печах. Студенты активно используют методы рН-метричеcкого титрования ( для определения условий осаждения и химической формулы осадка), гравиметрического анализа (для установления точной формулы кристаллогидрата), учатся обрабатывать результаты рентгенофазового анализа. На вводном занятии студентам предлагается тема работы, после чего предлагается в соответствии со списком рекомендованной литературы им надлежит самостоятельно выбрать по меньшей мере два альтернативных способа получения целевого продукта (например, разложение механической смеси солей и разложение совместно осажденных гидроксидов), провести синтез и идентифицировать полученное вещество методом рентгенофазового анализа. Список объектов для синтеза включает оксидные материалы с достаточно простой кристаллической структурой (напр, шпинель, корунд); кроме того, всегда присутствует элемент «зрелищности»: синтезируемые соединения являются неорганических красителями (CoAl2O4 (тернарова синь); (Zn,Co)O (ринманова зелень); (Cr,Al)2O3 (рубин); CuAl2O4; ZnAl2O4; NiAl2O4; MnAl2O4; Zn(Cr,Al)2O4; FeAl2O4). Результатом работы должен быть обоснованный выбор перспективного метода синтеза (среди тех, которые были использованы студентами) изучаемого соединения. По окончании практикума студенты представляют письменный отчет по определенной форме и выступают с докладом на конференции курса. ^ (Рекомендуемые темы синтезов) ГАЛОГЕНЫ
^
АЗОТ
ФОСФОР
^
^
БОР
^
^
АЛЮМИНИЙ
ТИТАН
ВАНАДИЙ
^
МАРГАНЕЦ
^
^
CdCO3 [1] т.4, с. 1141. 1. Цели освоения дисциплины Цель дисциплины – изложить основные проблемы химического материаловедения на основе фундаментальных законов общей и неорганической химии. В рамках дисциплины «Общая и неорганическая химия» подготовлены 3 программы: «Общая химия», “Химия элементов (с основами качественного анализа)” и «Материалы: прошлое, настоящее и будущее», которые сопровождаются практикумом по общей химии и химии элементов. ^ Модуль «Общая и неорганическая химия» находится в Профессиональном цикле (Б3) ООП, в ее Базовой части. Курсу сопутствуют практикум «Начала химического эксперимента». Курс рассчитан на обобщение и значительное углубление полученных в средней школе знаний по фундаментальным вопросам общей химии, включая основы химической термодинамики, химических и фазовых равновесий, основные начала теории растворов и кинетики химических реакций, строение атомов, модели химической связи и периодический закон Д.И. Менделеева. Курс “Химия элементов (с основами качественного анализа)” включает систематическое рассмотрение закономерностей свойств химических элементов на основе периодического закона Д.И.Менделеева; свойства простых и сложных веществ, образуемых ими. Особое внимание уделяется уникальным свойствам веществ, являющихся основой для их применения в качестве различных материалов. Распределение изучаемого материала в рассматриваемом курсе во многом соответствует общепринятой в неорганической химии последовательности изложения: в первом семестре рассматриваются свойства неметаллов (р-элементов), во втором — металлов (химия s-, d-, f-элементов). Практикум включает в себя работы по синтезу неорганических соединений, в то же время часть занятий отводится на освоение основ качественного анализа анионов (1 семестр) и катионов (2 семестр). Второй семестр включает лекции и семинарские занятия, практикум по синтезу неорганических соединений металлов. Курсовая работа, завершающая второй семестр, посвящается синтезу и исследованию неорганического объекта. Задача курса «Материалы: прошлое, настоящее, будущее» — познакомить. студентов не только с историей развития наиболее продуктивных идей, которые составили основу наук о материалах, но и показать как эти идеи были воплощены в жизнь и что от них можно ожидать в будущем. В курсе предпринята попытка изложить, главным образом, химические проблемы, решаемые при создании новых материалов. Структура курса тесно перекликается с логикой Периодической системы. Такой подход позволяет изложить проблемы химического материаловедения на основе фундаментальных химических законов. Модуль «Общая и неорганическая химия» крайне необходим для освоения большинства теоретических дисциплин Профессионального цикла, включая базовую и вариативные части. Без освоения этого модуля невозможно проведение научно-исследовательской практики студента, выполнение его научно-исследовательской работы под руководством индивидуального куратора, подготовка и выступление с научными докладами на научно-студенческих конференциях. ^ Процесс изучения модуля «Общая и неорганическая химия» направлен на формирование следующих компетенций: - стремлением к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6); - владением основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, наличием навыков работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12); - способностью использовать для профессиональной деятельности современные достижения в области информационных технологий (сбора, хранения и обработки информации), включая базы данных, компьютерные сети, программное обеспечение и языки программирования (ПК-7); - способностью работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13); - знанием основ защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и применения современных средств поражения, основных мер по ликвидации их последствий, способность к общей оценке условий безопасности жизнедеятельности (ПК–1); - наличием целостного представления о процессах и явлениях, происходящих в неживой и живой природе (ПК-2); - способностью использовать в познавательной и в профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук (ПК-3); - способностью на научной основе организовать свой труд (ПК-5); - способностью в условиях развития науки и техники к критической переоценке накопленного опыта и творческому анализу своих возможностей (ПК-6). В результате освоения дисциплины студент должен: Знать основы современных теорий в области общей и неорганической химии и способы их применения для решения теоретических и практических задач в любых областях неорганической химии. Владеть практическими навыками и приемами синтеза веществ, относящихся к различным классам неорганических соединений. Уметь применять на практике минимально необходимый (для научной работы во время обучения в вузе) комплекс сведений о различных классах современных материалов и материаловедческих проблемах с ними связанных, а также, в целом, о предмете изучения и месте фундаментального материаловедения среди естественных наук. ^ Общая трудоемкость дисциплины составляет 14 зачетных единиц 504 часа.
^ В соответствии с ФГОС ВПО подготовки бакалавров по направлению 020300 «Химия, физика и механика материалов», ее отличительной особенностью является обязательная научно-исследовательская работа студентов. Практические навыки научно-исследовательской работы приобретаются студентами под руководством индивидуальных кураторов с 1-го курса обучения и в период стажировок в ведущих отечественных и зарубежных материаловедческих центрах - на старших курсах. Проведение ежегодных семестровых научно-студенческих конференций (в конце первого курса – это публичная защита курсовой работы) формирует у студентов способность обобщать полученные результаты и отстаивать их в научной дискуссии. Все это способствует формированию исследователей-материаловедов с квалификацией, отвечающей самым высоким международным стандартам и позволяющей сократить период адаптации выпускника на начальном этапе самостоятельной работы. 6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. Для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации по дисциплине могут использоваться: устный опрос (УО) в виде собеседования, коллоквиума, теста; письменные работы (ПР) в виде эссе, рефератов, контрольных работ (КР); зачет и экзамен. Оценка на экзамене может быть выставлена по результатам всех перечисленных форм контроля и промежуточной аттестации. Курсовая работа, завершающая второй семестр, посвящается синтезу и исследованию неорганического объекта. Она выполняется в научной группе под руководством индивидуального куратора студента. Защита курсовой работы, представляемой в рукописном виде, носит характер публичной защиты: представляется устный научный доклад (перед членами комиссии и однокурсниками), задаются вопросы, на которые докладчик представляет ответы. В научной дискуссии по теме доклада может принять участие любой из присутствующих. Оценка по курсовой работе учитывает: содержание и оформление курсовой работы и ее презентации, содержание научного доклада и ответов на вопросы. ^ Ниже приведены выборочные примеры вопросов для проведения текущего, промежуточного и итогового контроля, подготовленные по некоторым дисциплинам учебного плана и опробованные преподавателями факультета наук о материалах МГУ. УМО «Химия, физика и механика материалов» считает, что форму опроса – устный опрос, письменный опрос или тестирование, объем заданий для внеаудиторных занятий и количество вопросов в заданиях, тестах и экзаменационных билетах каждый вуз должен определять самостоятельно. Весь материал, вопросы и задания, которые вузы могут использовать для контроля знаний студентов, приводится в авторской редакции. ^ 1. Текущий контроль – тесты, 5-минутные контрольные работы на семинарских занятиях, собеседование перед выполнением практических занятий. Тесты
|