Рабочая учебная программа по дисциплине \" Физическая и коллоидная химия \" Для направления 200500 Метрология, стандартизация и сертификация icon

Рабочая учебная программа по дисциплине " Физическая и коллоидная химия " Для направления 200500 Метрология, стандартизация и сертификация


Смотрите также:
Рабочая учебная программа по дисциплине электротехника и электроника факультет...
Рабочая программа учебной дисциплины опд. Ф. 01...
Рабочая программа дисциплины «биохимия» для специальности: 200503 стандартизация и сертификация...
Рабочая программа дисциплины метрология...
Рабочая учебная программа факультет №1 Неорганической химии и технологии Кафедра неорганической...
Программа вступительных испытаний в магистратуру по направлению 221700...
Программа вступительного экзамена в магистратуру по направлению 221700...
Примерная программа учебной дисциплины "Метрология, стандартизация и сертификация"...
Рабочая учебная программа по дисциплине: Физическая химия и коллоидная химия Для направлений и...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 федеральное агентство по образованию...
Рочитаны лекционные курсы и разработаны и проведены практические и лабораторные занятия по 7...
Рабочая программа дисциплины квалиметрия и управление качеством для специальности 072000...



Загрузка...
скачать


Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ивановский государственный химико-технологический университет




" У Т В Е Р Ж Д А Ю "

Проректор по учебной работе




________________ В.И.Светцов

"____" _______________200­5 г.


Факультет № 1 – Неорганической химии и технологии



Кафедра – Физической и коллоидной химии

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА


по дисциплине " Физическая и коллоидная химия "


Для направления – 200500 – Метрология, стандартизация и сертификация

Для специальности – 200503 – Стандартизация и сертификация

Для направления – 210100 – Электроника и микроэлектроника*

Для специальности – 210104 – Микроэлектроника и твердотельная электроника


Курс: III Семестр: 5

Всего часов по дисциплине: 200 (190*) часов

Аудиторные занятия : 95 часов
^

Лекции : 38 часов


Лабораторные занятия : 57 часов

Самостоятельная работа : 105 (95*) часов

Экзамен: 5 семестр; Зачет: 5 семестр


Иваново, 2005 г. ­­

Рабочая учебная программа составлена на основании требований ГОС высшего профессионального образования по направлениям:


200500 – Метрология, стандартизация и сертификация

210100 – Электроника и микроэлектроника

Составитель: д.х.н., профессор О.В. Лефедова


Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры физической и коллоидной химии 19 мая 2004 г., протокол № 12


Заведующий кафедрой ___________________ М.В.Улитин


Рабочая учебная программа рекомендована секцией Научно-методического

Совета естественно–научных дисциплин ИГХТУ

Председатель секции НМС _____________________ М.В.Улитин



Рабочая учебная программа рассмотрена и утверждена Научно–методи­чес­ким советом факультета № 1

"___" _______________200__ г., протокол № ________


Председатель НМС факультета __________________ Кудин Л.С.


ВВЕДЕНИЕ

^ 1. ВВЕДЕНИЕ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:

1. Изучение и объяснение основных закономерностей, определяющих направленность химических процессов, скорость их протекания, влияние на них различных факторов.

2. Установление связи между строением вещества и его реакционной способностью.

3. Формирование навыков применения законов теоретической химии к решению практических вопросов химической технологии.

^

ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ



Студент должен:

а) иметь представление об основных законах и теориях количественного описания химических процессов, о современных проблемах физической химии и способах их решения.

б) знать и уметь использовать общие законы физической химии для решения конкретных задач, проводить теоретические расчеты термодинамических параметров процесса и расчеты скоростей химических реакций, владеть подходами к теоретическому подбору оптимальных условий протекания реакции.

в) владеть современными методами физико-химических исследований и об­ра­ботки экспериментальных данных.

г) иметь навыки теоретического обобщения наблюдаемых закономерностей и анализа факторов, влияющих на изучаемую систему.


Модули ( разделы ) дисциплины и виды занятий с указанием количества часов на их проведение.




п/п

Модуль ( раздел ) дисциплины

Лекции

Лабораторные занятия

Самост.

работа

1

Общие положения хими­че­ской термодинами­ки. Термодинамика раст­воров и фазовых превращений. Термодинами­ка гальванических элементов.

18

30

50

2

Спектроскопия. Кинетика и катализ

12

20

30

3

Поверхностные явления. Адсорбция.

8

7

25

ИТОГО:

38

57

105 (95*)

2. ^ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ( УЧЕБНЫЕ МОДУЛИ )


МОДУЛЬ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ.

ТЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРОВ И ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ.

^ ТЕРМОДИНАМИКА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

1.1. Лекционный материал: 18 часов

Лекция

Содержание излагаемого материала


1


2


Основные положения и понятия химической термодинамики. Первый закон термодинамики, его приложение к химическим реакциям. Понятие теплового эффекта химической реакции. Закон Гесса. Термодинамические циклы. Теплоемкость. Уравнение Кирхгоффа, его анализ. Методы расчета тепловых эффектов по температурным рядам теплоемкостей и высокотемпературным составляющим энтальпий. Второй закон термодинамики. Энтропия, статистическое толкование. Постулат Планка, абсолютные значения энтропии. Расчет изменения энтропии в различных процессах.

3

4

Объединенное выражение I и II законов термодинамики. Термодинамические потенциалы как критерии направленности процессакрытых системах. Общая характеристика растворов. Парциальные мольные величины, практическая значимость в расчете ПМВ. Химический потенциал. Условия химического равновесия. Термодинамическое обоснование закона действующих масс. Константа равновесия для газофазных реакций. Уравнение изотермы, нормальное химическое сродство. Влияние температуры на химическое равновесие. Уравнение изобары химической реакции. Расчет конс­танты равновесия по методу Темкина-Шварцмана и по значениям приведенной энергии Гиббса. Расчет состава равновесной смеси.

5


6


7

Химическое равновесие в реальных растворах. Понятия фугитивности, активности, коэффициента активности. Системы стандартных состояний. Условия фазового равновесия в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса. Равновесие в однокомпонентных системах. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса и анализ. Давление насыщенного пара. Диаграмма состояния воды. Двухкомпонентные системы. Равновесие жидкость-пар в идеальных и неидеальных системах. Закон Рауля. Причины отклонения от закона Рауля. Диаграммы кипения идеальных и неидеальных двухкомпонентных систем. Теоретические основы процесса ректификации.

8


9

Растворы электролитов. Средние ионные активности и коэффициенты активности. Возникновение скачка потенциала на границе металл-раствор. Термодинамика обратимых электрохимических систем. Уравнение Нернста. Классификация обратимых электродов. Эле­ктрохимические цепи, их классификация.



^ 1.2. Лабораторные занятия : 30 часов

В лабораторном практикуме прорабатываются следующие темы:

1.2.1. Определение тепловых эффектов химических процессов

Выполняются следующие лабораторные работы:

1. Определение теплоты растворения хорошо растворимой соли.

2. Определение теплоты нейтрализации.

1.2.2. Физико-химические свойства растворов. Химическое равновесие

Выполняется лабораторная работа:

1. Определение константы равновесия реакции дегидрирования 2–пропа­но­ла.

1.2.3. Фазовые равновесия

Выполняются следующие лабораторные работы:

1. Построение и анализ диаграмм кипения для бинарных систем.

2. Построение и анализ диаграмм плавкости двухкомпонентных сис­тем.

1.2.4. Физико-химические свойства растворов электролитов

Выполняются следующие лабораторные работы:

1. Измерение ЭДС гальванических элементов.

2. Определение потенциала отдельного электрода.

3. Потенциометрическое определение произведения растворимости тру­д­но­ра­ство­римого соединения.

4. Потенциометрическое определение рН раствора с хи­н­гидронным и стеклян­ным электродами.

Всего выполняется 4 лабораторные работы. Задания на выполнение лабораторных работ выдаются преподавателем.

^ 1.3. Самостоятельная работа: 50 часов.

В ходе самостоятельной работы прорабатываются следующие разделы курса:

1. Термохимия. Закон Гесса, следствия из закона Гесса. Расчет стандартного теплового эффекта реакции. Зависимость энтальпии от температуры. Уравнение Кирхгоффа. Высокотемпературные составляющие энтальпии, использование функций [Н(Т) - Н(0)] для расчета тепловых эффектов реакций.

2. Условия термодинамического равновесия и его признаки. Расчет абсолютного значения энтропии и изменения энтропии в различных процессах.

3. Химическое равновесие. Расчеты констант равновесия по приведенным энер­гиям Гиббса и методу Темкина-Шварцмана. Расчеты рав­новесной степени превращения, числа пробегов и состава равновесной смеси.

4. Термодинамика растворов. Гетерогенное равновесие. Анализ диаграмм состояния двухкомпонентных систем. Расчеты по диаграммам состояния с при­менением правила фаз Гиббса, правила рычага и соединительной прямой.

5. Типы гальванических элементов и электродов. Расчеты ЭДС элементов и эле­ктродных потенциалов. Расчет термодинамических функций по значениям ЭДС элемента.

Формы отчетности :

А. Коллоквиумы: 3

Сроки сдачи, недели: 1 - 4-5; 2 - 6-7; 3 – 8-9.

Б. Домашние задания по разделам: 1-3

Сроки выполнения, недели: 1 – 2-3; 2 – 5-6; 3 - 7.

Срок сдачи, всех выполненных заданий, неделя: 8

В. Отчеты по лабораторным работам - 5

Срок сдачи: 1,2 – 3-4; 4 –6; 3 -8.

^ МОДУЛЬ 2. СПЕКТРОСКОПИЯ. КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ.

2.1. Лекционный материал : 12 часов

Лекция

Содержание излагаемого материала


10


11

12

13

14

15

Теория химической связи и ее задачи. Происхождение молекулярных спектров. Вероятность энергетических переходов, правила отбора. Краткие сведения о технике эксперимента. Элементы теории молекулярных спектров поглощения. Вращательные, колебательные, электронные спектры двухатомных молекул. Спектры КР. Применение спектроскопии для определения молекулярных постоянных и идентификации веществ.

Химическая кинетика, основные понятия и определения. Факторы, оказывающие влияние на скорость химических реакций. Классификация химических реакций. Кинетический закон действующих масс. Принцип независимости. Методы определения порядка реакции. Сложные реакции. Обратимые, параллельные, последовательные реакции. Метод квазистационарных концентраций Боденштейна, границы его применимости. Понятия о лимитирующей стадии процесса и механизме химической реакции. Элементарный химический акт. Переходное состояние. Основы теорий активных столкновений и абсолютных скоростей химических реакций. Влияние температуры, среды и катализатора на скорость реакции.

Особенности протекания каталитических процессов. Гомогенно– и гетерогенно–каталитические реакции. Стадии гетерогенных процессов. Роль адсорбции. Истинная и кажущаяся энергии активации.

^ 2.2. Лабораторные занятия : 20 часов.

В лабораторном практикуме прорабатываются следующие темы:

2.2.1. Спектральные методы исследования строения и свойств молекул. Выполняются следующие лабораторные работы:

2.2.2. Определение собственных частот колебаний многоатомных молекул по данным спектра комбинационного рассеяния.

2.2.3. Определение термодинамических функций молекул по КР-спек­т­рам.

Выполняется лабораторная работа:

1. Расчет собственных частот колебаний, теплоемкости и энергии нулевых коле­баний по данным КР-спектров газообразных молекул.

2. Определение порядка реакции и среднего значения константы скорости химической реакции.

Выполняются следующие лабораторные работы:

1. Изучение скорости реакции разложения мурексида в присутствии слабой и сильной кислот.

2. Изучение скорости реакции разложения мурексида в кислой среде при нескольких температурах.

Выполняются 2 лабораторные работы. Задания на выполнение лабораторных работ выдаются преподавателем.

^ 3. Самостоятельная работа 30 часов.

В ходе самостоятельной работы прорабатываются следующие разделы курса:

1. Виды молекулярных спектров. Расчеты моментов инерции и межъядерного расстояния по вращательным спектрам двухатомных молекул. Расчет собственных частот колебаний, энергий диссоциации и факторов ангармоничности из колебательных спектров.

2. Основные положения формальной кинетики. Методы определения порядка реакции. Расчеты усредненных значений констант скоростей, определение текущих концентраций. Принцип описания кинетики сложных реакций с использованием метода квазистационарных концентраций Боденштейна. Расчеты констант скоростей элементарных стадий.

3. Влияние температуры на скорость химических реакций. Уравнение Аррени­уса. Энергия активации, энтропия активации, их расчет по экспери­мента­льным данным.

4. Особенности каталитических процессов и их виды. Примеры кинетических уравнений. Расчеты эффективной и истинной энергии активации каталитических процессов. Оценка области протекания реакции.

Формы отчетности :

А. Коллоквиумы: 2

Сроки сдачи, недели: 1 - 10; 2 - 13.

Б. Домашние задания по разделам: 1,2

Сроки выполнения, недели: 1 – 9; 2 – 12.

Срок сдачи, всех выполненных заданий, неделя: 8

В. Отчеты по лабораторным работам - 2

Срок сдачи: 1 – 9; 2 –11-12.


^ МОДУЛЬ 3. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ.

3.1. лекционный материал : 8 часов

Лекция

Содержание излагаемого материала


16

17

18

19

Коллоидная химия как наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. Основные понятия. Классификация дисперсных систем и поверхностных явлений. Поверхностная энергия. Адсорбция. Основные понятия. Адсорбционное уравнение Гиббса. Теплоты адсорбции. Природа адсорбционных сил. Адсорбция на границе раздела твердое тело-газ. Адсорбенты, их классификация. Теория мономолекулярной адсорбции. Полимолекулярная адсорбция. Теория БЭТ. Теория капиллярной конденсации. Особенности адсорбции в микропорах. Основы теории Поляни. Адсорбция на границе раздела жидкость-газ. Обменная молекулярная адсорбция из растворов, ее особенности. Уравнение изотермы. Правило Траубе. Ионно-обмен­ная адсорбция. Хроматография – как метод разделения и анализа.

^ 3.2. Лабораторные занятия : 7 часов.

В лабораторном практикуме прорабатываются следующие темы:

1. Теория адсорбции. Методы экспериментального исследования адсорбционных равновесий.

Выполняется 1 лабораторная работа: Исследование адсорбции ПАВ на границе раздела раствор-газ.

Задание на выполнение лабораторных работ выдается преподавателем.

4. Самостоятельная работа : 25 (15*) часов

Формы отчетности :

А. Отчет по лабораторной работе - 1

Срок сдачи: 1 – 15.
^

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ


1. Физическая химия. Учебник под ред. Краснова К.С. Т. I, II. - М. : ВШ. -1996.

2. А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко. Физическая химия. М. : ВШ. - 1988.

3. П.Эткинс. Физическая химия. Т. I, II.- М.: Мир.- 1982.

4. И.В.Кудряшов, Г.С.Каретников. Сборник примеров и задач по физической химии. - М. : ВШ. -1991.

5. Практикум по физической химии. Под ред.Буданова В.В., Воробьева Н.К.- М. : Химия. - 1986.

6. Краткий справочник физико–химических величин. Под ред. Равделя А.А., Пономаревой Л.М. - Л. : Химия. - 1883.

7. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. - Л. : Химия. - 1984. - II-е изд. - 368 с.

8. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. - М. : Химия. - 1988. - 464 с.

9. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / Под ред. Ю.Г. Фролова и А.С. Гродского. - М. : Химия. - 1986. - 215 с.

10. Практикум по коллоидной химии / Под ред. И.С. Лаврова. - М. : ВШ -1983. - 215 с.

11. Методические указания к лабораторной работе по коллоидной химии "Ис­следование адсорбции на границах раздела фаз жидкость-газ и твердое тело-газ"/Канин Е.Н., Улитин М.В., под ред. Буданова В.В. - Иваново, Изд. ИХТИ. - 1994. - 32 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ


1. Физическая химия. Под ред. Краснова К.С. - М. : ВШ. - 1986.

2. Ф. Даниэльс, Р. Олберти. Физическая химия. - М. : Мир. - 1978.

3. Б.П. Никольский. Физическая химия. - Л. : Химия. - 1987.

4. Г.М. Панченков, В.Г. Лебедев. Химическая кинетика и катализ. - М.: Хи­мия. - 1985.

5. К. Бэнуэлл. Основы молекулярной спектроскопии. - М. : Мир. - 1985.

6. Методические пособия кафедры для выполнения лабораторных работ.

7. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химия. - Л. : Химия. - 1974. - I-е изд.- 351 с.

8. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. - М. : Химия. - 1976. - 512 с.

Применение ЭВМ в учебном процессе

Обработка результатов всех работ, выполняемых в лабораторном практикуме и в индивидуальных заданиях, проводится на ЭВМ с помощью пакета программ, имеющихся на кафедре физической и коллоидной химии.


^ МОДУЛЬ 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА,

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ, УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ

ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

а) Лекционный материал 5 часов;

Лекция

Содержание излагаемого материала

1

2

16

Дисперсные системы. Методы получения и стабилизации. Основные представители : золи, суспензии, пены, эмульсии, пасты. Двойной электрический слой. Механизмы образования, строения. Теория Штерна. Изменение потенциала в ДЭС. Строение и формула



17


18

мицеллы лиофобного золя. Индифферентные и неиндифферентные электролиты, влияние на распределение потенциала в ДЭС. Перезарядки. Электрокинетические явления. Их природа, использование. Электрокинетический потенциал. Лиофильные и лиофобные системы. Коагуляция как результат потери агрегативной устойчивости. Быстрая и медленная коагуляция. Скорость коагуляции. Электролитная коагуляция. Правило Шульце-Гарди. Основы теории устойчивости и коагуляции ДЛФО. Термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости. Потенциальный барьер и факторы, влияющие на его величину. Потенциальные кривые взаимодействия частиц. Их анализ.

б) лабораторные занятия : 6 часов

В лабораторном практикуме прорабатываются следующие темы:

1. Физико-химические свойства дисперсных систем.

Выполняются следующие лабораторные работы:

а) Качественное исследование физико-химических свойств коллоидных растворов.

б) Определение электрокинетического потенциала по скорости электрофореза.

в) самостоятельная работа : 8 (8) часов

Формы отчетности :

А. Отчет по лабораторной работе - 1

Срок сдачи: 1 – 16.

Б. Коллоквиум: 1

Сроки сдачи, недели: 1 – 16-17.

Г. Зачет по всей курсу изучаемой дисциплины:

Срок сдачи, недели: 17-18





Скачать 136,29 Kb.
оставить комментарий
О.В. Лефедова
Дата03.10.2011
Размер136,29 Kb.
ТипРабочая учебная 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