Математическое моделирование химических реакций

Аннотация рабочей программы дисциплины
Б1.В.ДВ.1.2 Математическое моделирование химических реакций
Направление подготовки 04.06.01 - Химические науки
Направленность подготовки 02.00.04 - Физическая химия
Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины:
Подготовка аспирантов к участию в исследованиях химических процессов проводимых в лабораторных условиях, освоение принципов математического моделирования сложных химических процессов.
Задачи:
- дать аспирантам углубленные представления о методах математического моделирования,
численных методах решения систем уравнений и интегрирования систем дифференциальных уравнений? познакомить с основными типами химических задач, в которых используются методы математического моделирования;
- сформировать современные представления, обобщающие, полученные на предыдущем
этапе обучения сведения о термодинамике и кинетике химических процессов.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Математическое моделирование химических реакций» относится к вариативной части профессионального цикла (Б1.В.ДВ.1.2). Программа предназначена для аспирантов 2-го года обучения химического факультета. Современного специалиста-химика
невозможно представить без знания кинетики сложных каталитических реакций. Необходимость углубленного изучения этого предмета диктуется, прежде всего, его практической
значимостью. Разработка и управление различными технологическими процессами в химии
требует всестороннего изучения их кинетики и квалифицированного использования полученных данных. Учитывая, что подавляющее большинство процессов, реализованных в промышленности представляет из себя сложные многокомпонентные системы, в которых протекают большое количество сопряженных последовательно-параллельных реакций, изучение
современных подходов к их исследованию является совершенно необходимым. Полученные
в ходе настоящего курса знания нужны и для приобретения навыков фундаментального исследования механизмов каталитических реакций. Для освоения дисциплины «Математическое моделирование химических реакций» обучающиеся используют знания, умения, практические навыки, способы деятельности и установки, сформированные в ходе изучения
предметов «Физическая химия» (Б3.Б.4.), «Катализ» (Б3.В.ОД.3), «Математика» (Б2.Б.1.),
«Кинетика каталитических реакций» (М2.В.ОД.1), «Математические методы в физической
химии» (М2.В.ДВ.2) на предыдущем уровне образования.
Изучение дисциплины «Математическое моделирование химических реакций» необходимо выполнения квалификационной работы в области физической химии, формирования
профессиональных компетенций (ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4) и дальнейшей профессиональной
деятельности.
Трудоемкость составляет 108 час (3 зач. ед.).
3. Формируемые компетенции.
В ходе освоения данной дисциплины обучающийся формирует следующие компетенции:
УК-3: готовностью участвовать в работе российских и международных исследовательских коллективов по решению научных и научно-образовательных задач;
ОПК-1: способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием современных
методов исследования и информационно-коммуникационных технологий ;
ПК-1: уметь собирать и анализировать научную литературу с целью выбора направления
исследования и самостоятельно составлять план исследования в рамках выбранного направления подготовки;
ПК-2: самостоятельно определять перечень необходимых инструментальных методов
исследования, используемых при выполнении диссертационной работы по выбранному
1.
1
направлению подготовки; современные способы обработки и интерпретации получаемых
результатов; представлять возможности и ограничения методов;
ПК-3: использовать современные специализированные вычислительные комплексы и базы данных при планировании химических исследований, для обработки и анализа экспериментальных данных, подготовке публикаций и презентаций результатов диссертационной
работы;
ПК-4 знать основные приемы и методы получения веществ, методы их идентификации,
определения структуры и свойств с помощью уникального и серийного научного оборудования.
4. Знания, умения навыки, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины аспирант должен:
Знать:
- основные понятия современной теории химической кинетики и катализа, закономерности
зависимости кинетики каталитических реакций от условий проведения процесса;
- основополагающие принципы функционирования сложных каталитических систем;
- представлять возможности и ограничения методов.
Уметь:
- применять компьютерные (численные) и качественные методы исследования сложных каталитических реакций в решении задачи установления механизма химической реакции;
- самостоятельно анализировать научную литературу и полученные результаты, делать необходимые выводы и формулировать предложения;
- самостоятельно определять перечень необходимых инструментальных методов исследования; современные способы обработки и интерпретации получаемых результатов;
- уметь выстраивать логику рассуждений и формулировать обоснованные заключения.
Владеть:
- навыками работы с учебной и учебно-методической литературой; современными компьютерными технологиями, применяемыми при обработке результатов научных экспериментов,
численных и графических задач, обработки и анализа экспериментальных результатов.
5. Содержание программы
Численные методы решения систем линейных уравнений. Численные методы решения систем нелинейных уравнений. Методы численного интегрирования.
6. Виды учебной работы
Лекции –24 час, семинарские занятия -24 час, самостоятельная работа - 60 час, коллоквиумы, предусмотрен зачет.
7. Технические средства обучения (оборудование)
Помещения для проведения лекционных занятий, укомплектованные необходимым оборудованием, приборной базой, а именно: аудитории, оснащенные мультимедийными средствами
для проведения аудиторных занятий (ауд. 402, 426, 423 корпус 6).
Интернет-источники
базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
1) http://www.xumuk.ru/mmhts/ данный интернет источник – это сайт о химии
2) http://www.intuit.ru/department/calculate/intromathmodel/4/ данный интернет источник – это
сайт Интернет Университет, на котором представлена лекция «Численные методы решения
нелинейных уравнений».
3) http://www.intuit.ru/department/calculate/intromathmodel/11/ данный интернет источник – это
сайт Интернет Университет, на котором представлена лекция «Компьютерное моделирование при обработке опытных данных»
4) http://www.uchites.ru/chislennye_metody/posobie данный интернет источник – это сайт Учитесь.ру, на котором представлен учебное пособие «Численные методы»
8. Формы текущего контроля успеваемости студентов
Оценочные средства текущего контроля формируются в виде тестов, ситуационных задач,
коллоквиумов.
9. Виды и формы промежуточной аттестации: зачет
10. Разработчик аннотации: проректор по научной работе, зав. кафедрой А.Ф. Шмидт
2