МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
Программа
дисциплины
«Современные
проблемы
физической химии»
для преподавателя
Документ СМК 3
уровня
УМКД 042-18-10.1.61
/01-2014
Редакция № 1
от « 11 » 09____
2014г
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
«Современные проблемы физической химии»
для специальностей магистратуры
6М060600 - Химия
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
СЕМЕЙ
2014
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 2 из 10
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель:_______________ « 29 » 09 2014г. Баяхметова Б.Б, к.х.н.,
старший преподаватель кафедры химии
2. ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры химии
Протокол от «29» 09 2014г., №_1__
Заведующий кафедрой
Б.Х.Мусабаева
2.2 На заседании учебно-методического бюро инженерно-технологического
факультета
Протокол от « 05 » 09 2014г., №_1____
Председатель
С. С. Толеубекова
3. УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического
совета университета
Протокол от « 11» 09 2014г., №_1__
Председатель УМС
4. ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
Г.К. Искакова
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 3 из 10
Содержание
1
2
3
4
5
6
7
Область применения
Нормативные ссылки
Общие положения
Содержание рабочей учебной программы
дисциплины (модуля)
Перечень тем для самостоятельной работы
магистрантов
Карта обеспеченности учебно-методической
литературой
Литература
4
4
4-5
5-9
9-10
10-12
12
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 4 из 10
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса, по дисциплине «Современные проблемы
физической химиии», предназначена для магистрантов специальностей
6М060600– «Химия»
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая учебная программа дисциплины для преподавателя
дисциплины «Современные проблемы физической химии» устанавливает
порядок организации учебного процесса по данной дисциплине в
соответствии с требованиями и рекомендациями следующих документов:
-Государственный общеобразовательный стандарт высшего образования,
утвержден постановлением Правительства Республики Казахстан от 23
августа 2012 года №1080.
-Типовой учебный план специальности 5В072000-Химическая технология
неорганических веществ, 5В072100-Химическая технология органических
веществ, приказ №158 от 10 апреля 2012 года;
-Методические рекомендации по разработке и оформлению учебной
программы дисциплины;
-СТУ 042-ГУ-4-2013 Стандарт университета «Общие требования к
разработке и оформлению учебной программы дисциплины»;
- ДП 042-1.01-2013 Документированная процедура «Структура и
содержание учебно-методических комплексов дисциплин».
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1Краткое описание дисциплины
Дисциплина «Современнын проблемы физической химии» лежит в
основе теоретической подготовки инженера-технолога. Физическая и
коллоидная химия рассматривает наиболее общие вопросы
химии,
связанные с изучением взаимодействия различных форм движения
материи. Устанавливая общие законы физико-химических процессов, она
является фундаментом всех отраслей химической технологии. В связи с тем,
что физколлоидная изическая химия дает возможность математического
описания, расчета и предсказания протекания процессов в зависимости
от различных факторов, она
позволяет
сознательно
управлять
химическими и технологическими процессами.
3.2 Целью данного курса является
умение анализировать и
рассчитывать влияния внешних условий и природы реагентов на
основные параметры технологических процессов.
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 5 из 10
3.3 Основная задача изучения дисциплины заключается в ознакомлении
студентов с теоретическими основами
и основными расчетными и
экспериментальными методами физической химии.
3.4 В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать основные разделы строения вещества, основы химической
термодинамики, фазовое равновесие, растворы, основы электрохимии,
химической кинетики и катализа;
-владеть ясными и конкретными принципами и закономерностями,
благодаря которым можно будет изучать дисциплину;
- понимать влияние различных условий на протекание технологических
процессов;
- уметь обосновывать предложения по совершенствованию проводимых
технологических операций,
- усвоить основные законы и их применение в конкретных объектах
исследования;
- приобрести навыки проведения исследования, обработки результатов и
предсказания протекания процессов.
3.5 Пререквизиты курса:
3.5.1. Математика
3.5.2. Неорганическая химия
3.5.3. Квантовая химия
3.6 Постреквизиты курса:
3.6.1. Основы электрохимической технологии
Таблица 1
Курс
1
2
Семестр Кредиты
2
1
3
2
ЛК
(час)
ПЗ
(час)
ЛЗ
(час)
СРСП
(час)
СРС
(час)
Всего
(час)
4
15
5
15
6
7
15
8
45
9
90
4
СОДЕРЖАНИЕ
РАБОЧЕЙ
ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
УЧЕБНОЙ
Наименование тем и их содержание
1
Введение. Предмет и содержание курса физической
химии. Ее основные разделы. Исторические этапы
развития физической химии.
3 Модуль1. Основы химической термодинамики и его
применение к химическим процессам.
2
Форма
итогового
контроля
10
Экзамен
ПРОГРАММЫ
Таблица 2
Количество
часов
2
1
2
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
1.1. Первое начало термодинамики. Термодинамические
системы и параметры. Внутренняя энергия, энтальпия,
теплота и работа. Функции состояния и функции
процессов. Основные формулировки первого начала
термодинамики, его аналитическое выражение. Работа
расширения (сжатия)
идеального газа в различных
процессах. Тепловой эффект. Закон Гесса. Следствия из
закона Гесса.
4 1.2. Теплоемкость. Теплоемкость истинная и средняя,
мольная, атомная и удельная при постоянном объеме и
постоянном давлении, связь между ними. Теплоемкость
идеального газа. Зависимость
теплоемкости
от
температуры. Вывод уравнения Кирхгофа.
стр. 6 из 10
1
1.3. Второе начало термодинамики. Самопроизвольные и не
самопроизвольные процессы, термодинамически обратимые
и необратимые процессы. Работа и теплота необратимого
процесса. Формулировка второго начала термодинамики.
Энтропия. Изменение энтропии в различных процессах.
1.4. Термодинамические потенциалы. Общие условия
равновесия. Термодинамические потенциалы (изохорноизотермический, изобарно-изотермический) как критерии
направления
и протекания
процессов в
закрытых
системах.
Энергия
Гельмгольца,
энергия
Гиббса.Химический потенциал. Химический потенциал
идеального и реального газа.
1.5. Химическое равновесие. Общая характеристика
равновесия.
Закон действующих масс.
Константы
равновесия. Уравнение изохоры и изобары. Принцип ЛеШателье. Расчет константы равновесия с помощью
стандартных величин.
2
Модуль 2. Фазовые равновесия и учение о растворах
неэлектролитов.
2.1. Термодинамическая теория
фазовых равновесий.
Понятия «фаза», «компонент», «степень свободы». Правило
фаз Гиббса. Диаграмма фазовых равновесий. Тройная
точка. Зависимость давления
насыщенного пара
от
температуры. Вывод уравнения Клаузиуса-Клайперона.
Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния.
2.2.Двухкомпонентные системы. Термодинамические и
молекулярно-кинетические
условия
образования
2
1
2
2
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
растворов. Роль межчастичных явлений. Силы ближнего и
дальнего взаимодействия. Явление сольватации. Учение
Менделеева о растворах.
Закон Рауля. Причины
отклонения от закона Рауля. Закон Коновалова.
Ограниченная взаимная растворимость жидкостей.
2.3. Трехкомпонентные системы. Особенности равновесий
в трехкомпонентных системах. Способы графического
изображения состава
трехкомпонентных
систем.
Диаграммы
состояния тройной
жидкой системы с
ограниченной взаимной растворимостью жидкостей (при Т
-const). Коэффициент распределения. Экстракция.
Модуль 3. Электрохимия.
3.1. Растворы электролитов. Сильные и слабые
электролиты.
Термодинамика
электролитической
диссоциации. Степень и константа диссоциации слабых
кислот и оснований. Изотонический коэффициент, его связь
со степенью диссоциации. Теория электролитической
диссоциации Аррениуса. Закон разведения Освальда.
Основные положения теории сильных электролитов Дебая
и Хюккеля. Механизм переноса тока в растворах и
расплавах электролитов. Электропроводность растворов
электролитов
3.2 Электродвижущие силы и электродные потенциалы.
Современные представления о механизме возникновения
электродных потенциалов и двойного
электрического
слоя. Скачки потенциалов на границе раздела фаз.
Электрохимический потенциал. Двойной электрический
слой. Равновесный электродный потенциал. Электродные
потенциалы по водородной шкале.
3.3. Гальванические элементы. Термодинамический вывод
ЭДС гальванического элемента. Элемент Даниэля-Якоби.
Зависимость ЭДС от температуры. Уравнение ГиббсаГельмгольца. Электроды
первого, второго рода,
окислительно-восстановительные, мембранные электроды.
Гальванические цепи. Химические и концентрационные
цепи. Электролиз
Модуль 4. Химическая кинетика и катализ.
4.1. Основные понятия формальной кинетики. Скорость
реакции, порядок, молекулярность, зависимость скорости
реакции от концентрации. Основной постулат формальной
кинетики.
Константа
скорости.
Кинетическая
стр. 7 из 10
2
2
2
2
2
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 8 из 10
классификация
химических
реакций по различным
признакам. Реакции нулевого, первого, второго и третьего
порядков. Период полупревращения. Методы определения
порядка реакции и констант скоростей. Сложные реакции.
Зависимость
скорости химической
реакции от
температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.
4.2. Теории химической кинетики. Теория активных
столкновений. Вывод при помощи теории активных
столкновений уравнения, выражающего зависимость
скорости реакции от концентрации и температуры. Теория
переходного состояния. Активированный
комплекс.
Кинетика гетерогенных процессов.
4.4. Основы учения
о катализе.
Классификация
каталитических реакций. Положительный и отрицательный
катализ. Катализ и химическое равновесие. Гомогенный
катализ.
Классификация
гомогенно-каталитических
реакций. Гомогенный катализ. Гетерогенный катализ.
Классификация гетерогенно-каталитических реакций.
5 ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ
МАГИСТРАНТОВ.
ДЛЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
1
1
РАБОТЫ
5.1. Электрон-электронный двойной резонанс и его применение в физической
химии (реферат)
5.2. Выполнение задания по теме «Стандартная энтальпия, энергия Гиббса и
энтропия образования иона в растворе»
5.3. Электропроводность расплавов и твердых электролитов (презентация)
5.4. Основные положения теории Дебая-Хюккеля (реферат)
7 КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
ЛИТЕРАТУРОЙ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ
Таблица 4 - Карта обеспеченности учебно-методической литературой
Наименование учебников,
Количество
Количество
Процент
учебно-методических
экземпляров
студентов
обеспечения
пособий
1
2
3
4
8.1.1. Киреев В.А. Курс
20
8
100
физической
химии.
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
М.:Химия,1975.725с.
8.1.2. Киреев В.А. Краткий
курс физической химии.
М.Химия, 1978.621с.
8.1.3.
Стромберг
А.Г.
Физическая
химия
М.:
Высшая школа, 1999. -496с.
8.1.4. Физическая химия ./
под ред. Краснова К.М.
М.:Высшая школа, 1982.687с.
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 9 из 10
20
8
100
10
8
100
4
8
50
7 ЛИТЕРАТУРА
7.1 Основная литература
7.1.1 Киреев В.А. Курс физической химии. М.:Химия,1975.725с..
7.1.2 Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М.Химия, 1978.621с..
7.1.3 Стромберг А.Г. Физическая химия М.: Высшая школа, 1999. -496с..
7.1.4 Физическая химия ./ под ред. Краснова К.М. М.:Высшая школа, 1982.687с.
7.1.5 Кудряшов Н.В. Сборник примеров и задач по физической химии.
М.:Высшая школа,1991.-527с.
7.1.6 Краткий справочник физико-химических величин./Под ред. Равделя
А.А., л.: Химия,1983.-232с.
7.1.7 Практические работы по физической химии./Под ред.Мищенко К.П.,
Л.:Химия,1982.-400с.
7.1.8 Практикум по физической химии. Изд. 3-е /под ред. Горбачева С.В.
М.:Высшая школа,1974.-496с.
7.1.9 Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика.3-е изд. –М.1975.-584с.
7.1.10 Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. 4-е изд. –
М.1984.-463с.
7.2 Дополнительная литература
7.2.1 Практикум по физической химии./под. ред.Буданова В.В., Воробьева
Н.К. М.:Химия 1986.-368с.
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 10 из 10
7.2.2 Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная
хими. М.:НЛИ.,1990.-372с.
7.2.3 Николаев Л.А. Физическая химия. М.:Высшая школа,1979.-371с.
7.2.4 Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.:Высшая школа,1984.516с.
7.2.5 Белевский С.Ф. Сборник вопросов и задая по физической химии для
самоконтроля. М.:Высшая школа,1979.-119с.
7.2.6 Топчиев К.В., Федорович Н.В. Физическая химия в вопросах и ответах.
М.:Изд-во МГУ,1981.-130с.