Рабочая программа дисциплины \"Физическая химия\" индекс с д. 13 для специальности 290600 \"Производство строительных материалов, изделий и конструкций\" направление подготовки дипломированных специалистов: 653500 Строительство icon

Рабочая программа дисциплины "Физическая химия" индекс с д. 13 для специальности 290600 "Производство строительных материалов, изделий и конструкций" направление подготовки дипломированных специалистов: 653500 Строительство


Смотрите также:
Рабочая программа дисциплины "Физическая химия" индекс с д...
Рабочая программа дисциплины «Механическое оборудование предприятий строительной индустрии» для...
Рабочая учебная программа дисциплины "Технология заполнителей бетона для специальности 2906...
Рабочая программа по курсу «физическая химия» для специальности (ей): 270106 «Производство...
Программа дисциплин ы «Информатика» Индекс дисциплины по учебному плану ен. Ф...
Рабочая программа учебной дисциплины "Химия конструкционных материалов" для подготовки...
Рабочая программа дисциплины «История архитектуры и строительной техники» Направление подготовки...
Организация проведения практик 4...
Аннотация рабочей программы подготовки бакалавра направления «Строительство» профиль №4...
Рабочая учебная программа дисциплины Физическая химия Направление подготовки...
Рабочая учебная программа дисциплины Физическая химия твердого тела Направление подготовки...
Рабочая программа по дисциплине «Физико-химические методы исследований» для специальности 270106...



Загрузка...
скачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЮЖНО - УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА "Строительные материалы"

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой Декан АС-факультета

__________ (Трофимов Б.Я.) ________(Спасибожко В.В.)

­«­­____»_________2006 года «­­__»_________2006 года


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины "Физическая химия"

индекс С Д. 13

для специальности 290600 "Производство строительных материалов,

изделий и конструкций"

направление подготовки дипломированных специалистов: 653500 Строительство

Факультет архитектурно-строительный

Кафедра - разработчик "Строительные материалы"

Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины по направлению подготовки 653500 Строительство, специальность 290600 "Производство строительных материалов, изделий и конструкций"

Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры "Строительные материалы", протокол № от октября 2006 года

Зав. кафедрой - разработчика /Трофимов Б.Я./

Разработчик программы /Черных Т.Н./

Ученый секретарь /Семеняк Г.С./


Челябинск 2006

1 Введение

1.1 Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Дисциплина "Физическая химия" принадлежит к специальным

дисциплинам, устанавливаемым ГОС для подготовки дипломированных специалистов по специальности 290600 "Производство строительных материалов, изделий и конструкций".

В соответствии с ГОС дипломированный специалист должен в результате усвоения дисциплины "Физическая химия":

  • иметь представление об основах химической термодинамики; диаграммах состояния моно- и многокомпонентных систем; теории растворов и растворимости; о поверхностных явлениях и явлениях на границе раздела фаз; о дисперсных системах и коллоидных растворах;

  • уметь использовать:

  • законы термодинамики в решении практических задач физической
    химии;

  • представления об исходном сырье и готовых продуктах
    технологических процессов производства строительных материалов
    как о дисперсных системах; методах и приемах регулирования
    свойств дисперсных систем;

  • методики решения задач фазового равновесия дисперсных систем;

  • методы физико-химического анализа строительных материалов и
    сырья, используемого для их изготовления.

1.2 Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины

Изучение дисциплины "Физическая химия" базируется на знании студентами материалов курсов общей подготовки: "Химия", "Физика", "Физико-химические основы технологии строительных материалов".

2 Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины

Изучение дисциплины имеет целью сформировать научное мышление, привить навыки решения конкретных практических задач при использовании методов физической химии в анализе физике - химических превращений веществ в технологических процессах или при эксплуатации строительных материалов и конструкций.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Таблица 1 Состав и объем дисциплины

Наименование

Всего

Семестры

4

Общая трудоемкость дисциплины

60

60

Аудиторные занятия: итого

в том числе

лекции (Л)

практические занятия (ПЗ)

43


34

9

43


34

9

Самостоятельная работа студентов: итого,

в т. ч курсовая работа

17


17

17


17

Вид итогового контроля




экзамен

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины, виды и объем занятий

Таблица 2 Разделы дисциплины, виды и объем занятий

Разделы дисциплины

Объем в часах

Всего

Л

ПЗ

СРС

1.Основы химической термодинамики

12

6

2

4

2.Диаграммы состояния моно и многокомпонентных систем

22

6

3

13

3.Термодинамика растворов

6

6

-

-

4.Поверхностные явления на границе раздела фаз. Адсорбция, абсорбция

12

10

2

-

5.Дисперсные системы, коллоидные растворы

8

6

2

-

Итого

60

34

9

17

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1 Основы химической термодинамики

Предмет химической термодинамики. Основные понятия и величины. Первый закон термодинамики. Закон Гесса. Тепловой эффект химической реакции. Зависимость величины теплового эффекта от температуры. Экспериментальное определение тепловых эффектов химических реакций гидратации строительных материалов.

Внутренняя энергия и энтальпия. Основной смысл и значение второго закона термодинамики. Самопроизвольно протекающие процессы. Энтропия. Необратимые процессы. Характеристические функции и термодинамические

потенциалы. Условия равновесия системы. Фазовые переходы. Уравнение Клаузиуса-Клайперона.

Раздел 2 Диаграммы состояния моно - и многокомпонентных систем

Основные понятия и определения учения о фазовых равновесиях систем. Правило Гиббса. Общие понятия о диаграммах состояния. Диаграммы состояния однокомпонентных систем: вода и сера. Монотропные и энантиотропные превращения. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем. Элементы диаграммы. Диаграмма состояния двухкомпонентных систем с точкой двойной эвтектики. Правило рычага. Диаграмма состояния двухкомпонентных систем с полиморфными превращениями. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с химическими соединениями. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем с твердыми растворами. Диаграмма состояния двухкомпонентных систем с ликвацией. Растворы солей. Равновесие кристаллогидратов с паром. Диаграммы состояния трехкомпонентных систем. Общий вид диаграммы. Элементы диаграммы. Диаграмма состояния трехкомпонентных систем с точкой тройной эвтектики. Правило рычага. Диаграмма состояния трехкомпонентных систем с полиморфными превращениями. Диаграммы состояния трехкомпонентных систем с двойными и тройными химическими соединениями. Диаграммы состояния трехкомпонентных систем с твердыми растворами.

Раздел 3 Термодинамика растворов.

Растворы и растворимость.

Общая характеристика растворов. Твердые растворы. Термодинамика растворов. Растворимость веществ. Разбавленные бинарные системы. Законы Рауля и Генри. Растворимость газов в жидкостях. Растворимость жидкостей в жидкостях. Растворимость твердых тел в жидкостях. Элементы теории фазовых равновесий в растворах. Условия термодинамического равновесия. Фазовые равновесия. Условия устойчивости равновесных состояний системы. Уравнения фазового обмена. Законы Коновалова.

Растворы электролитов.

Особенности растворов электролитов. Гипотеза электролитической диссоциации. Гидратация и сольватация ионов в растворе. Сильные и слабые электролиты. Термодинамика растворов электролитов. Химические свойства растворов электролитов. Свойства растворов электролитов.

Раздел 4 Поверхностные явления на границе раздела фаз. Адсорбция, абсорбция, адгезия.

Классификация поверхностных явлений. Общие термодинамические параметры поверхностного слоя: геометрические параметры, поверхностное натяжение, поверхностная энергия, механизм процессов самопроизвольного уменьшения поверхностной энергии

Адсорбция.

Связь адсорбции с параметрами системы. Уравнения адсорбции Гиббса. Поверхностная активность: поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества.

Адгезия: смачивание жидкостями и их растекание

Количественные характеристики адгезии и когезии. Механизм адгезии. Смачивание реальных твердых тел. Теплота смачивания. Растекание жидкостей. Капиллярные явления.

Адсорбция газов и паров на поверхности раздела фаз.

Мономолекулярная адсорбция. Изотерма адсорбции. Закон Генри. Полимолекулярная теория адсорбции БЭТ. Хемосорбция.

Адсорбция газов и паров на пористых телах.

Классификация пористой структуры твердого тела. Количественные характеристики пористых тел и порошков. Теория капиллярной конденсации. Распределение пор по размерам. Влияние структуры пористого тела на адсорбцию газов и паров.

Обменная молекулярная адсорбция из растворов.

Гиббсова адсорбция из бинарных растворов. Селективность адсорбции из растворов и факторы, на нее влияющие. Адсорбция поверхностно-активных веществ. Типы поверхностных пленок и их характеристики. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации ПАВ. Уравнение состояния поверхности пленок.

Ионообменная адсорбция.

Классификация ионитов и их основные физико-механические характеристики.

Адсорбция сильных электролитов.

Раздел 5 Дисперсные системы. Коллоидные растворы.

Образование дисперсных систем. Основы термодинамики дисперсных систем. Кинетика зародышеобразования фаз дисперсной системы. Скорость роста частиц новой фазы. Конденсационное образование дисперсных систем. Диспергирование в природе и технике.

Свойства дисперсных систем.

Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем:

  • диффузия в коллоидных системах;

  • флуктуация в дисперсных системах;

  • седиментация в дисперсных системах; закон Стокса; седиментационные
    методы исследования дисперсных систем.

Оптические свойства дисперсных систем.

Рассеяния света (по Ре л ею). Нефелометрия. Ультрамикроскопия.

Электрические свойства дисперсных систем.

Природа двойного электрического слоя и электрокинетических явлений в дисперсных системах. Электрические свойства свободнодисперсных систем. Электрические и фильтрационные свойства связнодисперсных систем (пористые диафрагмы и мембраны). Влияние электролитов на строение ДЭС и электрокинетические явления. Электрокапиллярные явления.

Лиофильные коллоидные системы.

Условия образования и термодинамической стабильности лиофильных коллоидных систем. Мицеллообразование в том числе в растворах ПАВ.

Лиофобные коллоидные системы.

Общие причины разрушения и относительной стабильности лиофобных коллоидных систем. Седиментационная и агрегативная устойчивость лиофобных коллоидных систем. Факторы стабилизации дисперсных систем. Роль расклинивающего давления в устойчивости коллоидных систем. Кинетика коагуляции. Особенности строения, устойчивости и разрушения лиофобных дисперсных систем различной природы: аэрозоли; пены; эмульсии; суспензии; золи (коагуляция золей электролитами); системы с твердой дисперсионной средой.

Основы физико-химической механики дисперсных систем

Способы описания механических свойств дисперсных систем. Основы реологии дисперсных систем. Структурообразование в дисперсных системах. Реологические свойства дисперсных систем. Физико-химические явления в дисперсных системах.

5. Практические занятия

5.1 Контрольные вопросы по практическим занятиям

Практическое занятие № 1

1. Дать толкование основным определениям термодинамики: система,
параметры системы, внутренняя энергия, термодинамический процесс,
обобщенная сила, обобщенная координата, работа, теплота.

  1. Как формулируется первый закон термодинамики?

  2. Энтальпия как функция состояния системы.

  3. Закон Гесса для теплового эффекта реакции.

  4. Что понимается под стандартной теплотой образования химического
    соединения?

6. Как величина теплового эффекта химической реакции зависит от
температуры?

7. Формулировка закона Кирхгофа.

Классификация поверхностных явлений. Общие термодинамические параметры поверхностного слоя: геометрические параметры, поверхностное натяжение, поверхностная энергия, механизм процессов самопроизвольного уменьшения поверхностной энергии

Адсорбция.

Связь адсорбции с параметрами системы. Уравнения адсорбции Гиббса. Поверхностная активность: поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества.

Адгезия: смачивание жидкостями и их растекание

Количественные характеристики адгезии и когезии. Механизм адгезии. Смачивание реальных твердых тел. Теплота смачивания. Растекание жидкостей. Капиллярные явления.

Адсорбция газов и паров на поверхности раздела фаз.

Мономолекулярная адсорбция. Изотерма адсорбции. Закон Генри. Полимолекулярная теория адсорбции БЭТ. Хемосорбция.

Адсорбция газов и паров на пористых телах.

Классификация пористой структуры твердого тела. Количественные характеристики пористых тел и порошков. Теория капиллярной конденсации. Распределение пор по размерам. Влияние структуры пористого тела на адсорбцию газов и паров.

Обменная молекулярная адсорбция из растворов.

Гиббсова адсорбция из бинарных растворов. Селективность адсорбции из растворов и факторы, на нее влияющие. Адсорбция поверхностно-активных веществ. Типы поверхностных пленок и их характеристики. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации ПАВ. Уравнение состояния поверхности пленок.

Ионообменная адсорбция.

Классификация ионитов и их основные физико-механические характеристики.

Адсорбция сильных электролитов.

Раздел 5 Дисперсные системы. Коллоидные растворы.

Образование дисперсных систем. Основы термодинамики дисперсных систем. Кинетика зародышеобразования фаз дисперсной системы. Скорость роста частиц новой фазы. Конденсационное образование дисперсных систем. Диспергирование в природе и технике.

Свойства дисперсных систем.

Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем:

  • диффузия в коллоидных системах;

  • флуктуация в дисперсных системах;

  • седиментация в дисперсных системах; закон Стокса;

  • седиментационные методы исследования дисперсных систем.

Практическое занятие №2

1. Что представляет из себя диаграмма состояния?

2. Формулировка правила Гиббса для равновесного состояния
конденсированных и неконденсированных систем.

3. Характеристика основных элементов диаграмм однокомпонентных
систем.

4. Чем можно объяснить постоянство температуры в система пар - лед -
вода?

5. Чем монотропные полиморфные превращения отличаются от
энантиотропных? Привести примеры по схеме превращений полиморфных
модификаций кварца.

  1. Формулировка правила рычага в двухкомпонентной системе.

  2. Как графически на диаграмме изображаются: химические соединения,
    полиморфные превращения компонентов и химических соединений, ликвация,
    твердые растворы?

8. Равновесные состояния двухкомпонентных систем с твердыми
растворами.

9. Равновесные состояния двухкомпонентных систем с химическими
соединениями.

Практическое занятие №3

  1. Что представляет собой диаграмма трехкомпонентной системы?

  2. Дайте характеристику основным элементам диаграммы.

3. Как определяется состав любой точки, находящейся внутри
проекционной диаграммы?

4. Что можно определить с помощью правила рычага в
трехкомпонентной системе?

  1. Каким образом на диаграмме изображаются химические соединения?

  2. Как определяется состав первично выпадающих кристаллов и точка
    окончания кристаллизации исходного состава системы?

7. В каких случаях путь кристаллизации покидает инконгруэнтную
кривую?

Практическое занятие №4

  1. Как формулируется закон Рауля для идеальных растворов?

  2. В чем проявляются отклонения от закона Рауля в реальных растворах?

3. Как изменяется изобарно-изотермический потенциал системы при
растворении хлорида натрия в воде при постоянных давлении и температуре?

4. Как зависит растворимость газов в жидкостях от температуры?

5. Как зависит давление насыщенного пара растворенного летучего
вещества от температуры?

  1. Что называют молем раствора?

  2. Что называется активностью компонента раствора?

8. Зависит ли активность компонента раствора от температуры?
Напишите и проанализируйте соответствующее уравнение.


Практическое занятие №5


1. Каким уравнением описывается адсорбция газа при постоянной
температуре?

2. Дайте характеристику изотерм адсорбции по классификации
Брунауэра, Л.Деминга, У.Деминга и Тейлора.

  1. Какие силы вызывают адсорбцию?

  2. В чем причина появления петли гистерезиса на изотермах адсорбции
    капиллярно-пористых тел?

  3. Приведите классификацию пор по размерам (по М.М. Дубинину).

6. Какие принципы положены в основу расчета внутренней удельной
поверхности пористых тел?


Таблица 3 Состав и объем практических занятий

(перечень работ - по выбору ведущего преподавателя в объеме 9 часов)

N

Номер раздела

Наименование и краткое содержание практических

Характер занятий и цель

Количество часов занятий

1

1

Определение тепловых эффектов химических реакций

Расчетная работа Овладеть методикой расчета тепловых эффектов химических реакций гидратации минералов портландцементного клинкера и коррозии цементного камня

2

2

2

Фазовое равновесие одно и двухкомпонентных систем

Расчетное занятие Решение задач фазового равновесия

2

3

2

Фазовое равновесие в трехкомпонентных системах

Расчетное занятие Решение задач фазового равновесия

3

4

3

Идеальные и реальные растворы.

Расчетное занятие Решение задач по основным законам идеальных растворов (Рауля, Генри)

2

5

4

Адсорбция газов и паров на пористых телах

Расчетная работа Овладение методикой расчета величины удельной поверхности пористых тел и параметров их норового пространства

2



6. Самостоятельная работа студентов

6.1. Курсовая работа

Таблица 4 Содержание и объем курсовой работы

Номер раздела

Наименование и содержание разделов курсовой работы

Объем РПЗ, лист

Количество часов на студента

1

Основные понятия и определения. В разделе дается теоретическое обоснование предмета исследования курсовой работы. Приводятся основные понятия и определения. Приводится список обозначений, используемых в работе

3-4

3

2

Приводятся описания и графические изображения диаграмм равновесия соответствующих систем с подробной характеристикой химических соединений и описанием производства строительных материалов

6-8

10

3

Решение практических задач по диаграммам состояния в соответствии с индивидуальными заданиями. Список литературы

3-5

4

6.1.1 Перечень тем курсовых работ

Курсовая работа выполняется по разделу "Фазовое равновесие систем: диаграммы состояния моно- и многокомпонентных систем". Примерный перечень тем:

  1. Растворы солей (на примере хлорида натрия). Равновесие
    кристаллогидратов с паром.

  2. Растворы солей (на примере сульфата кальция). Равновесие
    кристаллогидратов с паром.

  3. Растворы солей (на примере хлорида магния). Равновесие
    кристаллогидратов с паром.

  4. Растворы солей (на примере сульфата натрия). Равновесие
    кристаллогидратов с паром.

5. Диаграмма состояния серы. Использование серы в строительстве.

6. Диаграмма состояния кремнезема. Распространение кремнезема в
природе.

7. Строительные материалы на основе кремнезема. Динасовые
огнеупоры.

8. Диаграмма кремнезем-глинозем. Производство алюмосиликатных
огнеупоров.

9. Диаграммы "магнезит-глинозем", "магнезит-кремнезем". Производство
магнезитовых огнеупоров.

10. Диаграмма "магнезит-кремнезем". Производство форстеритовых
огнеупоров.

11. Диаграмма "оксид хрома - оксид железа". Производство огнеупоров
на основе хромита.

12. Диаграмма "оксид кальция — кремнезем". Силикатные минералы
портландцементного клинкера.

13. Полиморфные превращения в системе "оксид кальция - кремнезем".
Учет роли полиморфных превращений в производстве строительных
материалов.

14. Диаграмма "оксид кальция - оксид магния". Производство
доломитовых огнеупоров.

  1. Хроматография как метод физико-химических исследований.

  2. Нефелометрия как метод физико-химических исследований.

  3. Кондуктометрия как метод физико-химических исследований.

  4. Седиментационные методы физико-химических исследований.

  5. Ультрамикроскопия как метод физико-химических исследований.

  6. Электрокинетические явления в дисперсных системах: электроосмос
    и электрофорез.

7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература

  1. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Физическая химия: Учеб.пособие, М:
    Химия, 2000.-315с.

  2. Бокштейн Б.С., Менделев М.И. Краткий курс физической химии:
    Учеб.пособие для студентов, обучающихся по металлургическим и
    материаловедческим специальностям, М.: ЧеРо, 1999.-230 с.

б) дополнительная литература

1. Ярославцев А.Б. Основы физической химии, М.: Научный мир, 1998,-
230с.

2. Кудряшов И.В., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по
физической химии, М.: Высш. школа, 1996, 526 с.

7.2. Средства и материально - техническое обеспечение дисциплины

Компьютерный вариант текста лекций по физической химии. Комплект диаграмм состояния однокомпонентных систем. Комплект диаграмм состояния двухкомпонентных систем. Комплект диаграмм состояния трехкомпонентных систем. Комплект тестов для рубежного контроля знаний студентов. Комплект раздаточного материала к практическим занятиям.




Скачать 192,85 Kb.
оставить комментарий
Дата21.05.2012
Размер192,85 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх