Аннотация дисциплины Общая трудоёмкость изучения дисциплины Целью

Аннотация дисциплины
«Иностранный язык (английский)»
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 9 з.е. (324 часа).
Целью изучения дисциплины «Иностранный язык» является
формирование и развитие коммуникативных компетенций (говорение,
письмо, чтение, аудирование), необходимых и достаточных для решения
коммуникативно-практических задач в ситуациях бытового, научного,
делового общения.
Задачи изучения дисциплины: развитие коммуникативных и
социокультурных способностей и качеств; овладение умениями и навыками
самосовершенствования.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости аудиторных учебных
занятий и самостоятельной работы):
аудиторные занятия – 5 з.е.,
самостоятельной работы – 4 з.е., включая экзамен
Зачет: первый, второй, третий, четвертый семестры. Экзамен: пяты
семестр. Самостоятельная работа предполагает такие виды работы как:
подготовка к текущим практическим занятиям; работа с аудио/видео
материалами; внеаудиторное чтение и перевод профессионально
ориентированной
литературы;
работа
с
Интернет-ресурсами.
Самостоятельная работа имеет такое же методическое и материальное
обеспечение, как и аудиторные занятия по иностранному языку.
В результате изучения дисциплины студент
должен знать: языковой материал (лексику, грамматику,
формулы речевого общения); основы страноведческой тематики;
фонетику,
должен уметь: читать и переводить со словарем профессиональноориентированную аутентичную литературу; реферировать и аннотировать
научные и профессиональные тексты;
должен владеть: навыками устной и письменной монологической и
диалогической речи, позволяющими участвовать в межкультурном общении.
Виды учебной работы: аудиторные
консультации, самостоятельная работа студентов.
практические
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом
1
занятия,
Аннотация дисциплины
История
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единиц (144 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование исторического
сознания.
Задачей изучения дисциплины является формирования способности
понимать движущие силы и закономерности исторического процесса.
Основные дидактические единицы (разделы): История как наука.
Концепции общественного развития и методы изучения истории. Проблема
историзма. Историческое сознание. Историческое образование. Истина
исторического знания. Проблема альтернативности истории. Хронология
стран мира и календарные системы. История первобытного общества.
Экономическая социально-политическая история стран Древнего Востока.
История Древней Греции и Рима. Экономическая и социально-политическая
история стран мира периода средневековья. Экономическая и социальнополитическая история стран мира в Новое время. Экономическое и
социально-политическое развитие мира в XX-XXI веках. Место и роль
России в истории человечества и в современном мире.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать основные закономерности и тенденции развития мирового
исторического процесса; основные этапы истории развития общества, его
социальной культуры; место и роль России в истории человечества и
современного мира;
уметь давать объективную оценку различным социальным явлениям и
процессам, происходящим в обществе, логически обосновывать высказанное
положение;
владеть историческими методами анализа социальных явлений и
процессов.
Виды учебной работы: лекции, семинары.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
2
Аннотация дисциплины
Философия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единицы (144 часа).
Цели и задачи дисциплины
Развитие у студентов интереса к фундаментальным знаниям,
стимулирование потребности к философским оценкам научных фактов,
исторических событий, социальной действительности, усвоение идеи
единства и многообразия мирового историко-культурного процесса.
Способствовать: созданию у студентов системного представления о
мире и месте человека в нем, формированию философского мировоззрения
и мироощущения; развитию умения логично формулировать, излагать и
аргументировано отстаивать собственное видение рассматриваемых
проблем; овладению приемами ведения дискуссии, полемики, диалога.
Структура дисциплины:
Виды учебной работы
Общая
трудоемкость
дисциплины
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Семинары
Самостоятельная работа
В том числе:
Творческая работа (эссе)
Другие
виды
самостоятельной работы
Вид итогового контроля
экзамен
Трудоемкость
4 (144)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
2 (72)
0,5 (18)
0,5 (18)
36
Основные дидактические единицы (разделы)
Часть №1. Генезис и предмет философского знания. Основные
исторические формы и линии развития философского знания.
Философские традиции и современные дискуссии.
Часть №2. Флософская онтология. Теория познания. Философия и
методология науки. Социальная философия и философия истории.
Человек как объект философского познания. Философские проблемы в
области профессиональной деятельности
3
В результате освоения дисциплины студент должен приобрести
следующие компетенции:
Иметь представление о своеобразии философии, ее предмете и месте в
культуре; научных, религиозных и философских картинах мироздания;
сущности, назначении и смысле жизни человека, целостных аспектов его
общественного бытия.
Знать условия формирования личности, ее свободы, ответственности.
Приобрести
знание
взаимодействия
духовного
и
телесного,
биологического и социального в человеке, его отношения к природе и
обществу, структурированности общества по национально-культурным,
классово-групповым и религиозным признакам, движущих сил и
закономерностей исторического процесса, места человека в историческом
процессе.
Понимать сущность научного познания, роль и значение логического
мышления в научном познании, основных форм фиксации и преобразования
знания на уровне абстрактного мышления, связи мышления с языком и роли
последнего в мыслительных процессах; механизмов функционирования и
развития теоретического и эмпирического уровней научного познания.
Иметь представления о многообразии форм знания, соотношения истины,
знания и веры, рационального и иррационального в человеческой
жизнедеятельности; понимать роль науки в развитии цивилизации, иметь
представление о связанных с ней современных социальных и этических
проблемах, знать структуру, формы и методы научного познания, их
эволюцию.
Знать: основные направления, проблемы, теории и методы
философии, содержание современных философских дискуссий по
проблемам общественного развития.
Уметь: формировать и аргументировано отстаивать собственную
позицию по различным проблемам философии; использовать положения и
категории философии для оценивания и анализа различных социальных
тенденций, фактов и явлений.
Владеть: навыками восприятия и анализа текстов, имеющих
философское содержание, приемами ведения дискуссии и полемики,
навыками публичной речи и письменного аргументированного изложения
собственной точки зрения.
Демонстрировать способность и готовность к диалогу и восприятию
альтернатив, участию в дискуссиях по проблемам общественного и
мировоззренческого характера.
Место курса в системе социогуманитарного образования
Курс философии состоит из двух частей: историко-философского введения
и теоретической. В ходе освоения историко-философской части студенты
знакомятся с особенностями философского познания, обусловленными
4
спецификой культуры отдельных регионов, исторических эпох.
Теоретическая часть курса включает в себя основные проблемы бытия и
познания.
Виды учебной работы:
Аудиторные занятия: лекции, промежуточный контроль, итоговый
контроль.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
5
Аннотация дисциплины
Экономика
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 зачетных
единицы (180 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является познакомить студентов с
системой знаний, представляющих современную экономическую теорию;
дать представление о теориях экономического выбора, описывающих
поведение потребителя и производителя; подготовить к восприятию
экономических проблем на основе знаний макроэкономических концепций.
Задачей изучения дисциплины является овладение основными
экономическим концепциями и обучение методам экономического анализа,
необходимым для формирования набора общекультурных компетенций
бакалавра по направлению подготовки «Химия».
Структура дисциплины: трудоемкость аудиторных занятий – 2 з.е. (из
них 1 з.е. – лекции, 1 з.е. – семинары, проводимые в интерактивной форме),
трудоемкость самостоятельной работы – 3 з.е., включая экзамен
Основные дидактические единицы (разделы):
экономическую теорию. Микроэкономика. Макроэкономика.
Введение
в
В результате изучения дисциплины студент бакалавриата должен:
знать:
 основные микро- и макроэкономические концепции и модели;
 методы анализа экономических проблем;
 основы организации экономической деятельности
уметь:
 анализировать и оценивать экономическую информацию;
 планировать и осуществлять свою деятельность с учетом результатов
этого анализа и оценок;
 самостоятельно решать конкретные экономические задачи.
владеть:
6
 экономическими основами природопользования;
 навыками сбора и осмысления экономической информации из СМИ;
 навыками анализа различных экономических явлений на основе
полученных знаний; навыками публичной речи, аргументации, ведения
дискуссии по проблемам экономики современной России и мира.
Виды учебной работы: лекции, семинарские занятия
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом
7
Аннотация дисциплины
Язык и история музыки
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетные
единицы (144 часа).
Цели и задачи дисциплины
Цель курса – знакомство студентов с жизненным путем и творчеством
великих композиторов, с музыкальными жанрами, формами, эпохами, в
которые создавались музыкальные произведения, спецификой музыки и
слушание музыкальных сочинений.
Содержание курса связывается с другими дисциплинами: отечественной
историей, изобразительным искусством, историей религии, культурологией,
эстетикой, литературой.
Примеры из жизни великих музыкантов и созданные ими шедевры,
направлены на выявление, формирование и развитие у обучающихся таких
личностных
качеств,
как
доброта,
сострадание,
сила
воли,
целеустремленность, коммуникативность, умение понимать и оценивать
красоту во всех ее проявлениях; кроме того, стремление к самообразованию,
самосовершенствованию, адаптации к новой среде к умению проявлять
инициативу, принимать решение в профессиональной деятельности.
Задачи курса – дать возможность студентам освоить и углубить свои
познания в области кино и теории музыки, расширить общекультурный
кругозор, способствующий самореализации в профессиональной и
социальной.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам
аудиторных занятий и самостоятельной работы):
Общая трудоемкость дисциплины: 4 з.е. (144 часов)
Аудиторные занятия: 2 з.е. (72 часа) из них, лекции – 2 з.е. (72 часа).
Самостоятельная работа: 2 (72 часа), из них теоретического изучения
курса – 1 з.е. (36 часов), творческая письменная работа – 1 (36 часов).
Основные разделы дисциплины (тематический план занятий): Раздел 1.
Музыка эпохи Средневековья и раннего Ренессанса. Раздел 2. Музыка
высокого Ренессанса и раннего Барокко (XVI – начало XVII вв.). Раздел 3.
Музыка высокого Барокко. Раздел 4. Музыка XVII в.. Раздел 5. Музыка
первой половины XIX в. Раздел 6. Романтизм в творчестве немецких
композиторов XIX в. Раздер 7. Русская музыка.
В результате изучения курса «Язык и история музыки» бакалавр
должен:
8
- знать о музыке как феномене культуры, музыкальные формы, стили,
жанры, характерные особенности определенной эпохи, основные
теоретические понятия и термины;
- уметь использовать знания междисциплинарных дисциплин (отечественная
истории, изобразительное искусство, история религии, культурология,
эстетика) в своей профессиональной и социальной деятельности, социальной
коммуникативности, межнациональном, межкультурном и межличностном
общении;
- обладать способностью вести межконфессиональный диалог, терпимостью,
добиваться успеха, самореализовываться в профессиональной деятельности.
Задача преподавания дисциплины "Язык и история музыки" состоит в
том, чтобы сформировать целостную и гармоничную, самоценную и
социально ценную, творчески активную личность, обладающую высокой
индивидуальной культурой, способной свободно ориентироваться в
культурном пространстве. Образование и воспитание личности (студентов
СФУ) осуществляется на основе самых лучших образцов мировой и
отечественной музыкальной культуры.
Виды учебной работы по дисциплине включают в себя: аудиторные
занятия (лекции) и самостоятельную работу студентов (теоретическое
изучение курса, написание творческой, письменной работы).
Изучение дисциплины заканчивается двумя зачетами в 1 и 2 семестрах.
9
Аннотация дисциплины
История и методология химии
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных
единицы (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины – получение студентами представлений о
химии, как о логически единой, закономерно развивающейся системе знаний,
о материальном мире и о месте химии в этой системе. Изучение динамики
развития химических знаний и способов их получения, выявление законов,
управляющих их построением и развитием, дает возможность установить
перспективы развития химии. В рамках методологической части курса
следует выделить и рассмотреть во взаимной связи важнейшие понятия и
модели, используемые в главных химических дисциплинах, в обобщенном
виде должна быть представлена система подходов и методов, используемых в
химических исследованиях. Важно также дать развернутое определение
химии, охарактеризовать ее специфику и место среди других естественных
наук.
Задачей изучения дисциплины является: формирование у студентов
знаний о становлении основных химические понятий во времени, о смене
естественнонаучных представлений о мире, создание картины мира (в ее
химическом аспекте); взаимосвязи химии с другими науками
Структура дисциплины:
аудиторные занятия: 1,5 з.е. (54 ч.), лекции 1,5 з.е. (54 ч),
самостоятельная работа: 1,5 з.е. (54 ч.), реферат 1,0 з.е. (36 ч.)
задания 0,5 з.е. (18 ч.)
Основные дидактические единицы (разделы):
МОДУЛЬ 1. Методологические проблемы химии
РАЗДЕЛ 1. Методология химии
Тема 1. Содержание и основные особенности химии
Дедукция и индукция в науке. Понятия и законы. Фундаментальные
законы и эмпирические обобщения. Эмпирический характер химии.
Определение химии как науки. Предмет и задачи химии. Различие между
химией и физикой. Соотношение химии и других разделов естествознания.
Эксперимент и теория в химии. Роль модельных представлений. Взаимосвязь
модели и метода. Особенности химического мышления.
10
Тема 2. Фундаментальные понятия химии и их эволюция
Природа химических понятий. Их фундаментальность и эмпиричность.
Понятия материи и вещества. Уровни вещества, изучаемые химией. Атом.
Элемент. Молекула. Химическое соединение. Химическое вещество.
Дальтониды и бертоллиды. Фаза. Химическая реакция. Фазовый переход.
МОДУЛЬ 2. Развитие химии с древнейших времен до середины XIX
века
РАЗДЕЛ 2. Развитие химии в Древнем мире, в Средние века и эпоху
Возрождения
Тема 3. Общие вопросы истории химии
Значение истории химии. Задачи, стоящие перед курсом «История
химии». История химии как часть химии и как часть истории культуры. Роль
исторического подхода в химических исследованиях. Сколько лет
химической науке? Периодизация истории химии. Историография химии.
Тема 4. Возникновение и развитие химических знаний в Древнем
мире
Истоки зарождения химических знаний. Химические знания и ремесла
в первобытном обществе и в Древнем мире. Древний Египет как колыбель
химии. Происхождение слова «химия». Основные области ремесленной
химии: высокотемпературные процессы (керамика, стеклоделие и
металлургия), фармация и парфюмерия, получение красителей и техника
крашения как источники накопления химических знаний.
Тема 5. Возникновение химической теории
Древнегреческая натурфилософия как основа химической теории.
Натурфилософские взгляды Фалеса, Анаксимена, Анаксимандра Гераклита,
Платона, Аристотеля, Левкиппа, Демокрита, Эпикура и их влияние на
развитие химии. Особенности взглядов древних греков на вещество.
Ограниченность древнегреческой натурфилософии. Атомизм древних
индусов, древнекитайская натурфилософия.
Тема 6. Алхимический период истории химии
Истоки возникновения учения о трансмутации. Имитационное
златоделие, герметическое искусство египетских жрецов, идеи неоплатоников
и Аристотеля. Временные рамки алхимического периода, три этапа развития
алхимии. Особенности александрийской алхимии 2-6 вв. Ртутно-серная
теория, элементы-принципы. Химия древних арабов. Алхимики европейских
средних веков: Альберт Великий, Роджер Бэкон, Василий Валентин, Раймонд
Луллий. Позднесредневековая европейская алхимия. Иатрохимия 11
медицинская алхимия. Деятельность Парацельса. Леонардо да Винчи в роли
химика. Ремесленная химия средних веков. Роль алхимического периода в
развитии химии. Особенности развития химии в России в допетровские
времена.
РАЗДЕЛ 3. Развитие химии в XVII - первой половине XIX вв.
Тема 7. Становление науки современного типа
Лютеранство и кальвинизм как основа современной науки. Френсис
Бэкон как организатор научного познания. Сходство и различие в научных
методах Френсиса Бэкона, Галилео Галилея, Рене Декарта. Деятельность
Роберта Бойля. Атомистика ХVII в.
Тема 8. Изучение процессов окисления и горения
Предпосылки возникновения теории флогистона. Теория флогистона
Шталя: основные положения, достоинства и недостатки. Другие теории
горения (Р.Гука, Д. Мейова, Ж.Рея).
Тема 9. Пневматическая химия. Химическая революция А.Лавуазье
Работы Блэка, Шееле, Кавендиша, Пристли и их роль в подготовке
химической революции А. Л. Лавуазье. Химия в России в ХVIII в.
Деятельность М.В. Ломоносова. Трагическая судьба Лавуазье. Лавуазье –
основоположник научной химии.
Тема 10. Химическая атомистика
Возникновение и развитие основных законов химии. Стехиометрия.
Закон постоянства состава тел. Полемика Пруста и Бертолле. Закон простых
кратных отношений. Химическая атомистика Д. Дальтона: основные
положения, достоинства и недостатки. Химическая символика. Вклад И.
Берцелиуса в её развитие.
Тема 11. Становление молекулярной теории в химии
Закон объёмных отношений газов Гей-Люссака. Гипотеза Авогадро.
Причины её неуспеха. Сложный путь утверждения атомно-молекулярного
учения в химии. Конгресс в Карлсруэ. Деятельность С. Канниццаро.
Дифференциации химии.
МОДУЛЬ 3. История развития отдельных областей химии
РАЗДЕЛ 4. История развития физической химии
Тема 12. Развитие физической химии в конце XVIII – первой половине
XIX вв.
Определение физической химии. Периодизация физической химии.
Основные направления развития физической химии. Электрохимия и
12
термохимия. Деятельность Г. Дэви, Й. Берцелиуса, М.Фарадея, Г.Гесса, М.
Бертло.
Тема 13. Исследование химических равновесий
Закон действующих масс, понятие химического равновесия.
Становление термодинамики. Работы С.Карно, Р.Майера, Д.Джоуля. Теория
Клаузиуса. Химическая термодинамика. Работы Гельмгольца. Подходы к
описанию химических систем Я. Вант-Гоффа и Д. Гиббса.
Тема 14. Развитие термодинамики в XX веке
Открытые системы. Термодинамика неравновесных процессов. Работы
Онсаггера и И. Пригожина. Явления
самоорганизации в химических
системах. Реакция Белоусова. Зарождение синергетики как теории
самоорганизации.
Тема 15. Химическая кинетика – учение о скорости химической
реакции
Становление формальной кинетики. Работы Я. Вант-Гоффа, С.
Аррениуса, Н. Меншуткина. Исследование механизмов химических реакций.
Теория цепных реакций. Н.Н. Семенов, С. Хиншелвуд. Современный этап
развития химической
кинетики.
Фемтохимия.
Экспериментальные
исследования поведения одиночных молекул. История развития учения о
катализе от Берцелиуса до современного состояния.
Тема 16. История теории строения атома и химической связи
История открытия электрона и его влияние на развитие химии.
Модели строения атомов. Первые теории химической связи: ионная и
ковалентная связь. Становление и развитие квантовой механики и квантовой
химии. Квантовомеханическая теория химической связи. Теория резонанса.
История возникновения метода молекулярных орбиталей.
Тема 17. Исследование растворов
Осмотическая теория растворов Я. Вант-Гоффа. История создания
теории электролитической диссоциации. С. Аррениус и В. Оствальд. Теории
кислот и оснований. Развитие представлений о структуре водных
электролитов Проблема сильных электролитов. Изучение структуры воды.
РАЗДЕЛ 5. История развития неорганической химии
Тема 18. Открытие элементов и происхождение их названий
История открытия химических элементов как результат развития
методов анализа веществ. Спектральный анализ. Исследование явления
радиоактивности, открытия радиоактивных элементов. Искусственная
радиоактивность, синтез трансурановых элементов.
Тема 19. История учения о периодичности
Периодический
закон
и
таблица
элементов
Менделеева.
Предшественники Менделеева. Закон триад, система Гмелина, «Винтовая
линия» Шанкуртуа, «закон октав» Ньюлендса, таблица Мейера. Вопрос о
приоритете в открытии периодического закона. Последующее развитие
периодической таблицы. Жизнь и работы Д.И. Менделеева.
Раздел 6. История развития органической и аналитической химии
Тема 20. Органическая химия в XIX-XX вв. (
Органическая химия в первой половине XIX в. Опровержение
13
витализма. Работы Либиха, Вёлера, Кольбе, Бертло. Теоретические
представления в органической химии в начале XIX в. (теория радикалов,
теория типов).
Классическая теория химического строения и ее развитие. Работы
Кекуле, Купера, Бутлерова. Возникновение стереохимии (Вант-Гофф, Ле
Бель). Успехи экспериментальной органической химии.
Тема 21. История развития аналитической химии
Первые приборы для анализа (весы, ареометр, термометр). Анализ
золота. Становление качественного анализа. Анализ по Фрезениусу.
Количественный анализ. Теории индикаторов. Инструментальные методы
анализа.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:

основные понятия химии, методы данной науки;

основные исторические факты развития химической науки,

иметь представление о биографии и деятельности её наиболее ярких
представителей, тех, кто определил магистральные направления развития
химии.
уметь:
разбираться в особенностях современной химии и многообразии
теоретических представлений, сосуществующих в данной науке на
современном этапе.
владеть:
знаниями об основных этапах становления и развития химии, о сути
теоретических воззрений, сыгравших наиболее важную роль в этом
развитии
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетами
14
Аннотация дисциплины
Правоведение
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных
единицы (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является приобщение студентов к
современной правовой культуре, привитие им ценностей государства и права.
Задачей изучения дисциплины является: формирование у студентов
определенных программой знаний и умений в области основных
юридических дисциплин.
Основные дидактические единицы (разделы):
1. Общая характеристика государства
2. Общая характеристика права
3. Конституционное право
4. Административное право
5. Гражданское право
6. Гражданское процессуальное право
7. Семейное право
8. Трудовое право
9. Экологическое право
10. Уголовное право
11. Уголовный процесс
В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать об основных понятиях права и государства;
- знать основные права и обязанности человека и гражданина;
- усвоить государственно-правовые ценности и принципы;
- отличать правомерное поведение от неправомерного;
- знать базовые постулаты конституционного, административного,
гражданского, семейного, трудового, экологического, уголовного права
- уметь описывать государственно-правовые явления, давать им
определения, классифицировать их;
- уметь защищать свои права и свободы, исполнять юридические
обязанности;
- составлять некоторые юридические документы;
- владеть категориальным аппаратом основных юридических наук.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа.
Изучение дисциплины заканчивается: зачетом.
15
Аннотация дисциплины
История мировой культуры и искусства
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных
единиц (72 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: формирование представлений о
генезисе и основных этапах развития мировой художественной культуры
человечества с древнейших времен до настоящего времени
Задачей
изучения
дисциплины
является:
уяснение
общих
закономерностей культуры, понимание процессов развития культуры,
специфики их проявлений в отдельные исторические эпохи и в разных
регионах нашей планеты. Формирование у студентов потребности заниматься
дальнейшим самообразованием в сфере культуры.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы): лекции 1 з.е.
(36
часов),
самостоятельная
работа
1
з.е.
(36
часов)
Основные дидактические единицы (разделы):
1. Основные понятия теории культуры. Периодизация мировой
культуры. Виды и жанры искусства.
2. Направления и стили мировой культуры. История
западноевропейской и отечественной культуры. Культура России
«золотого» и «серебряного» веков. Культура Сибири.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: этапы развития мировой культуры, представления современной
науки о творческом процессе создания и восприятия художественного образа,
роль России в контексте мировой истории культуры .
уметь: разбираться в различиях и ценностях отдельных цивилизаций и
эпох; самостоятельно определять стили и направления искусства, правильно
соотносить их с конкретной историко-культурной эпохой; уважительно
относиться к обычаям и национальным традициям разных народов,
одновременно почитая наследие своей собственной отечественной культуры
16
владеть: навыками постижения смысла произведений различных видов
искусства, методами анализа основных категорий и понятий, при помощи
которых студент сможет начать самостоятельную работу в музеях, галереях,
концертных или театральных залах.
Виды учебной работы: лекционная и практическая (экскурсии в музеи
изобразительного искусства
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
17
Аннотация дисциплины
Политология
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетные единицы
(72 час.)
Цели и задачи изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины является:
- формирование научных знаний о политических отношениях и процессах в
современном обществе, о субъектах политики и механизмах реализации
властных решений;
- получение необходимых знаний о политическом процессе в России, о ее
месте и статусе в глобализирующемся мире;
формирование
политической
культуры
студентов,
выработка
конструктивной личной мотивации для участия в политической жизни
общества;
- формирование адекватных представлений о процессах международной
политической жизни, о геополитической обстановке на планете.
Задачей изучения дисциплины является овладение понятийным
аппаратом, освоение основных методов
анализа и прогнозирования
политических процессов.
Основные
дидактические
единицы:
политика;
политология;
политическая власть; политическая элита и лидерство; политическая и
избирательная системы; гражданское общество; политические режимы;
политические партии; политический процесс; политические конфликты и
кризисы; политическое сознание и политическая культура; политические
идеологии; методология познания политической реальности; геополитика и
международные отношения.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
■
■
■
■
■
■
■
основные этапы становления социально-политических идей;
сущность, содержание и механизмы осуществления политической власти;
формы организации и типы политических систем;
сущность и структуру политического процесса;
структуру и функции социально-политических институтов;
методы прикладного социально-политического анализа;
основополагающие механизмы мировой политики.
Уметь:
18
■ ставить цели и формулировать задачи, связанные с реализацией
профессиональных функций;
■ анализировать внешнюю и внутреннюю политику, выявлять ее ключевые
элементы и оценивать их влияние на социально-политическую жизнь;
■ аналитически мыслить при оценке событий, происходящих в мире,
аргументировано отстаивать свои позиции, ориентироваться в системе
современных политических стандартов, ценностей, технологий.
Владеть:
■ методами практического политического анализа, политического
консультирования и прогнозирования;
■ современными политическими технологиями эффективного влияния на
социально-политическую реальность.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа студентов.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
19
Аннотация дисциплины
Психология
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетные единицы
(72 час.).
Цель и задачи дисциплины
Курс «Психология» учитывает требования многоуровневой подготовки
студентов, способствует утверждению ценностей современного образования,
реализует компетентностный подход. Курс ориентирован на развитие
социально-личностных ресурсов студентов в рамках психологического
знания.
В модулях курса представлены системы базовых категорий психологии,
выделены объект и предмет науки и системные методы познания
психологической реальности.
Практическая направленность курса включает владение знаниями о
развитии человека, проведение учебных психологических исследований.
Психологическая культура студентов становится в развернутых дискуссиях
на темы психологии личности, межличностных отношений, способах
активизации и управления различными психологическими ресурсами.
В рамках курса активно используются коллективно-диалогические
формы обучения, выполнение самостоятельных творческих заданий.
Задачи изучения дисциплины:
– овладение
понятийным
аппаратом
психологии,
расширение
представлений об аспектах саморазвития личности;
– знакомство с методами и исследовательскими задачами психологии;
– приобретение опыта анализа проблемных ситуаций в общении и
взаимодействии с другими людьми, принятии решений и развитии
деятельности;
– изучение индивидуально-психологических и личностных особенностей
людей и стиля их познавательной деятельности.
Основные дидактические единицы (разделы):
Раздел 1 (Модуль 1). Предмет психологии. Становление
психологической науки
Тема 1.1. Предмет психологии. Становление психологической науки 0,05 ( 2 ауд. час) и 0,05 ( 2 час. сам. раб.)
Предмет, объект и методы психологии. Место психологии в системе
наук. История развития психологического знания и основные направления в
психологии. Методы психологического познания человека.
Тема 1.2. Психическая регуляция поведения и деятельности - 0,085 (3
20
ауд.ч) и 0,085 (3 час. сам. раб.).
Психика, поведение и деятельность. Основные функции психики.
Структура психики. Психика и организм. Развитие психики в процессе
онтогенеза и филогенеза. Мозг и психика.
Тема 1.3. Психологическая структура сознания - 0,085 (3 ауд.ч) и 0,085
(3 час. сам. раб.).
Категория сознания в философии и психологии. Структура сознания.
Соотношение
сознательного
и
бессознательного.
Самосознание.
Рефлексивное сознание.
Раздел 2 (Модуль 2). Психические
Тема 2.1. Познавательные процессы
Ощущение. Восприятие. Представление. Воображение. Внимание.
Мнемические процессы. Мышление и интеллект. Речь. Творчество.
Тема 2.2. Психология эмоциональной сферы Виды эмоций и их общая характеристика. Физиологические основы и
психологические теории эмоций. Эмоции и чувства. Эмоциональный стресс.
Регуляция эмоциональных состояний.
Раздел 3 (Модуль 3). Психология личности и межличностных
отношений
Тема 3.1. Психология личности
Индивид, личность, индивидуальность. Психологические образования
личности. Структура личности. Экспрессивно-инструментальный уровень
анализа личности. Содержательно-смысловой уровень. Экзистенциальный
уровень.
Тема 3.2. Психология межличностных отношений
Общение. Механизмы межличностного восприятия и взаимодействия.
Конфликтные ситуации и разрешение конфликтов.
Тема 3.3. Психология групп - 0,085 (3 ауд. ч) и 0,11 (4 час. сам. раб.).
Классификация социальных объединений в психологии. Формальные и
неформальные группы. Референтные группы.
В результате изучения дисциплины студентдолжен:
знать: предмет, объект и методы психологии; основные методы
психологии; основные психологические школы понятия психики, поведения,
деятельности, соотношение сознания и неосознаваемых процессов; понятия
самосознания и рефлексии;
уметь: анализировать конфликтные ситуации, выявлять причины
затруднений в
собственной познавательной деятельности и находить
способы её оптимизации;
владеть: предметом и методами основных психологических школ,
21
Виды учебной работы: лекция, игры, реферат.
Изучение дисциплины заканчивается: зачетом.
22
Аннотация дисциплины
Социология
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных
единиц (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является способствовать получению
будущим специалистом качественного высшего образования, которое
выступает необходимым условием дальнейшего развития его личности, а
также формированию необходимых для этого представлений о современном
обществе и человеке.
Задачей данного курса является формирование у будущих специалистов
стройной системы знаний об организации социальной жизни, развитии
взаимодействия личности и общества. Данная задача отвечает необходимости
укрепления в сознании студентов уверенности в возможности позитивнонаправленной совместной созидательной деятельности людей на основании
правильного понимания закономерностей общественного развития.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы): лекции 1 з.е.
(36 часов), самостоятельная работа 1 з.е. (36 часов).
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Общая характеристика социологии как науки
Модуль 2. Личность в контексте современных социокультурных процессов
Модуль 3. Социальная структура
Модуль 4. Глобализация в современном мире
Модуль 5. Методология и методы социологического исследования
В результате изучения дисциплины студентдолжен:
знать: основные направления развития современного социологического
знания
23
уметь: анализировать сложные ситуации в системе человек-общество,
выстраивать конструктивные стратегии в конфликтных ситуациях.
владеть: научными методами познания социальных процессов и умение
применять их в своей профессиональной деятельности.
Виды учебной работы: лекция, реферат.
Изучение дисциплины заканчивается: экзаменом.
24
Аннотация дисциплины
Педагогика
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных
единиц (72 час).
Цели и задачи дисциплины
Усвоение
содержания
данной
Программы
организуется
с
преобладанием активных методов обучения, среди которых метод кейсситуаций, проектный метод и др. Содержание курса представлено в
проблемных лекциях с демонстрационной мультимедийной поддержкой и
осваивается во время проведения групповых аудиторных занятий и
внеаудиторной самостоятельной работы студентов. Технологические
элементы программы предусматривают анализ ситуационных задач, деловые
и ролевые игры на семинарских занятиях, написание и защиту эссе, доклады
и дискуссии.
Цели курса - осмысление студентами сущности и содержания
педагогических проблем, современных дидактических принципов, методов
обучения и воспитания; формирование целостного представления о
педагогических
аспектах
организационно-управленческой,
научноисследовательской и образовательной деятельности; приобретение навыков
самообучения и разнообразных методов оценивания своих возможностей и
образовательных результатов; формирование компетенций индивидуальной
(автономной) работы и работы в команде; развитие способностей системного
характера и личностных компетенций будущих выпускников университета.
Задачи курса: овладение теоретическими знаниями общей педагогики,
расширение представлений о социокультурных функциях образования и
аспектах
саморазвития
личности;
осознание
образовательных
и
воспитательных целей педагогического процесса, объективных связей
воспитания, обучения и развития личности.
Основные дидактические единицы (разделы):
Тема 1. Педагогика – отрасль человековедения, связь с другими
науками об обществе и человеке.
Тема 2 Образование как система, как ценность, как процесс, как
результат.
Тема 3. Управление образовательными системами.
Тема 4. Педагогический процесс. Педагогические системы.
Тема 5. Развитие личности. Возрастная периодизация развития.
Тема 6. Социализация, ее механизмы и факторы.
25
Тема 7. Социальная среда как фактор развития личности.
Педагогическое проектирование образовательной среды.
Тема 8. Воспитание человека. Проблема целей воспитания в
современной педагогике. Технологии воспитания
Тема 9. Семья как субъект педагогического взаимодействия и
социокультурная среда воспитания и развития личности.
Тема 10 Основные категории дидактики. Законы и закономерности
процесса обучения. Принципы обучения.
Тема 11. Формы обучения.
Тема 12. Методы обучения.
Тема 13. Развитие компетентностей и их оценка.
Тема 14. Современные образовательные технологии.
Тема 15. Технологии развивающего обучения.
Тема 16. Сущность и функциональные компоненты педагогической
деятельности
Тема 17. Педагогическое общение.
Тема
18.
Технологии
социального
и
профессионального
самоопределения в образовательном процессе.
В результате изучения дисциплины студентдолжен:
знать: основные категории и понятия педагогической науки,
объективные связи обучения, воспитания и развития личности в
образовательных процессах и социуме,
уметь: анализировать сложные ситуации в системе человек-общество,
выстраивать конструктивные стратегии в конфликтных ситуациях.
владеть: системой знаний о сфере образования, сущности,
образовательных процессов, современными образовательными технологиями,
способами организации учебно-познательной деятельности, формами и
методами контроля качества образования;
Виды учебной работы: лекция, игры, реферат.
Изучение дисциплины заканчивается: зачетом.
26
Модуль «Математика»
Аннотация рабочей программы учебной дисциплины
«Математический анализ»
Дисциплина «Математический анализ» является базовой частью модуля
«Математика» математического и естественнонаучного цикла (блок Б.2)
дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки 020100
«Химия».
Основные положения дисциплины должны быть использованы в
дальнейшем при изучении следующих дисциплин:
– математика – базовая часть математического и естественнонаучного
цикла (блок Б.2);
–неорганическая химия, аналитическая химия, органическая химия,
физическая химия, высокомолекулярные соединения, химическая
технология– базовая (общепрофессиональная) и вариационная часть
профессионального цикла (блок Б.3).
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных и
профессиональных компетенций:
ОК-6 –способность использовать основные законы естественнонаучной
дисциплины в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа.
ПК-8 –способность владеть методами регистрации и обработки
результатов химических экспериментов.
Изучение данной дисциплины базируется на школьной подготовке
студентов по математике.
Целью дисциплины «Математический анализ» является: формирование
у студентов теоретических знаний и практических навыков решения задач
математического моделирования в профессиональных задачах.
В ходе изучения дисциплины «Математический анализ» студенты
должны:

иметь представление об основных теоретических положениях
математического анализа; о разнообразных формах интерпретаций основных
положений; овладеть математическими методами и моделями, с помощью
которых в современных условиях анализируется различная информация;
знать
геометрические,
механические
и
финансово-экономические
интерпретации основных математических понятий курса; алгоритмы, схемы,
методы и рекомендации для решения типовых математически
сформулированных задач; приемы употребления математической символики
для выражения количественных и качественных отношений объектов;
простейшие приемы составления алгоритмов (структурных схем) решения
нестандартных математически сформулированных задач; простейшую
технику дифференцирования и интегрирования функций (с использованием
справочной литературы); приемы исследования на сходимость числовых
27
рядов; описание множества сходимости степенных рядов; приемы
вычисления криволинейных интегралов; уметь использовать полученные
знания для осуществления анализа химических задач;

иметь навыки в использовании логических приемов и методов
(индуктивном, дедуктивном, от противного), применяемых в теоретическом
ядре курса.
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с
изучением следующих разделов:
Функции действительного переменного, предел, непрерывность
функции, Производная, дифференциал, исследование функций с помощью
производной, неопределенный и определенный интеграл
Качество обучения достигается за счет использования следующих форм
учебной работы: лекции, практические занятия (решение задач и
интерактивные методы работы - это активное, постоянное взаимодействие
между преподавателем и студентом в процессе обучения), самостоятельная
работа студента (выполнение индивидуальных домашних заданий),
консультации.
Контроль успеваемости. Программой дисциплины предусмотрены
следующие виды контроля: текущий контроль успеваемости в форме
контрольных точек (КТ) и промежуточный контроль в форме зачета и
экзамена.
Средства контроля: тесты, контрольные письменные задания.
Преподавание дисциплины ведется на первом и втором курсах (1, 2
семестры, продолжительностью 17 недель) и предусматривает следующие
формы организации учебного процесса: лекции, практические занятия,
самостоятельная работа студента, консультации.
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 8 зачетных единиц,
288 часа
Аннотация рабочей программы учебной дисциплины
«Высшая алгебра»
Дисциплина «Высшая алгебра» является базовой частью модуля
«Математика» математического и естественнонаучного цикла (блок Б.2)
дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки 020100
«Химия».
Основные положения дисциплины должны быть использованы в
дальнейшем при изучении следующих дисциплин:
– математика – базовая часть математического и естественнонаучного
цикла (блок Б.2);
–неорганическая химия, аналитическая химия, органическая химия,
физическая химия, высокомолекулярные соединения, химическая
28
технология– базовая (общепрофессиональная) и вариационная часть
профессионального цикла (блок Б.3).
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных и
профессиональных компетенций:
ОК-6 –способность использовать основные законы естественнонаучной
дисциплины в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа.
ПК-8 –способность владеть методами регистрации и обработки
результатов химических экспериментов.
Изучение данной дисциплины базируется на вузовской подготовке
студентов по математическому анализу.
Целью дисциплины «Высшая алгебра» является: формирование у
студентов теоретических знаний и практических навыков решения задач
аналитической геометрии и линейной алгебры; основ применения
аналитической геометрии и линейной алгебры к решению химических
задач.
В ходе изучения дисциплины «Высшая алгебра» студенты должны:

иметь представление о матричном способе представления различной
информации и об адаптации методов линейной алгебры к решению
прикладных задач; об аналитическом способе описания различных
геометрических объектов и об адаптации методов аналитической геометрии к
решению химических задач; овладеть математическими методами и
моделями, с помощью которых в современных условиях анализируется
различная информация; знать теоретические основы методов линейной
алгебры; основные методы решения задач линейной алгебры; теоретические
основы методов аналитической геометрии; основные методы решения задач
аналитической геометрии; уметь использовать полученные знания для
осуществления анализа прикладных задач;
иметь навыки решения прикладных задач с применением линейной алгебры и
аналитической геометрии.
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с
изучением следующих разделов: Множества
чисел;
множества
комплексных чисел; комбинаторика. Бином Ньютона; полиномы в
комплексной и действительной области; матрицы и определители;
арифметическое пространство векторов Rn; Линейная зависимость и
независимость векторов; система линейных уравнений; линейные
пространства; евклидовы пространства; линейные операторы; линейные,
билинейные и квадратичные формы; аналитическая геометрия; элементы
теории групп.
Качество обучения достигается за счет использования следующих форм
учебной работы: лекции, практические занятия (решение задач и
29
интерактивные методы работы - это активное, постоянное взаимодействие
между преподавателем и студентом в процессе обучения), самостоятельная
работа студента (выполнение индивидуальных домашних заданий),
консультации.
Контроль успеваемости. Программой дисциплины предусмотрены
следующие виды контроля: текущий контроль успеваемости в форме
контрольных точек (КТ) и промежуточный контроль в форме экзамена.
Средства контроля: тесты, контрольные письменные задания.
Преподавание дисциплины ведется на первом курсе (2-ой семестр,
продолжительностью 18 недель) и предусматривает следующие формы
организации
учебного
процесса:
лекции,
практические
занятия,
самостоятельная работа студента, консультации.
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 4 зачетные
единицы, 144 часа.
.
Аннотация рабочей программы учебной дисциплины
«Дифференциальные уравнения»
Дисциплина «Дифференциальные уравнения» является базовой частью
мо-дуля «Математика» математического и естественнонаучного цикла (блок
Б.2) дисциплин подготовки студентов по направлению подготовки 020100
«Химия»
Основные положения дисциплины должны быть использованы в
дальнейшем при изучении следующих дисциплин:
– математика – базовая часть математического и естественнонаучного
цикла (блок Б.2);
–неорганическая химия, аналитическая химия, органическая химия,
физическая химия, высокомолекулярные соединения, химическая
технология– базовая (общепрофессиональная) и вариационная часть
профессионального цикла (блок Б.3).
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных и
профессиональных компетенций:
ОК-6 –способность использовать основные законы естественнонаучной
дисциплины в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа.
ПК-8 –способность владеть методами регистрации и обработки
результатов химических экспериментов.
Изучение данной дисциплины базируется на вузовской подготовке
студентов по математическому анализу, аналитической геометрии и
линейной алгебре.
Целью дисциплины «Дифференциальные уравнения» является:
формирование у будущих специалистов современных теоретических знаний
в области обыкновенных дифференциальных уравнений и практических
30
навыков в решении и исследовании основных типов обыкновенных
дифференциальных уравнений, ознакомление студентов с начальными
навыками математического моделирования.
В ходе изучения дисциплины «Дифференциальные уравнения» студенты
должны:

иметь представление об основных типах дифференциальных уравнений
и методах их решения и исследования; овладеть математическими методами
и моделями, с помощью которых в современных условиях анализируется
различная информация;
знать методы интегрирования и исследования дифференциальных уравнений
первого порядка и их систем, уравнений, допускающих понижение порядка,
методы решения линейных дифференциальных уравнений, решения систем
дифференциальных уравнений, методы решения и исследования задач для
основных уравнений математической химии, методы интегрирования
дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом для
дальнейшего их применения при решении практических задач
математическими методами;

уметь исследовать устойчивость решения дифференциальных
уравнений и систем, составляющих основу математических моделей
различных теоретических и прикладных задач; составить дифференциальное
уравнение и поставить задачу для описания математической модели
химического процесса; решать дифференциальные уравнения с частными
производными первого порядка; проводить классификацию линейных
уравнений в частных производных второго порядка от двух независимых
переменных; исследовать вопрос существования и единственности решения
задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений, основных
краевых задач для гиперболических, параболических и эллиптических
уравнений в частных производных второго порядка; применять метод Фурье
для решения смешанных задач для основных уравнений;
иметь навыки составления дифференциальных уравнений и постановки
задачу для описания математической модели химического процесса.
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с
изучением следующих разделов:
Понятие обыкновенного дифференциального уравнения. Уравнения
первого порядка. Уравнения высших порядков. Системы обыкновенных
дифференциальных уравнений. Теория устойчивости. Краевые задачи для
линейных уравнений второго порядка. Численные методы решения
дифференциальных уравнений. Уравнения в частных производных первого
порядка.
Качество обучения достигается за счет использования следующих форм
учебной работы: лекции, практические занятия (решение задач и
31
интерактивные методы работы - это активное, постоянное взаимодействие
между преподавателем и студентом в процессе обучения), самостоятельная
работа студента (выполнение индивидуальных домашних заданий),
консультации.
Контроль успеваемости. Программой дисциплины предусмотрены
следующие виды контроля: текущий контроль успеваемости в форме
контрольных точек (КТ) и промежуточный контроль в форме экзамена.
Средства контроля: тесты, контрольные письменные задания.
Преподавание дисциплины ведется на втором курсе (1-ый семестр,
продолжительностью 18 недель) и предусматривает следующие формы
организации
учебного
процесса:
лекции,
практические
занятия,
самостоятельная работа студента, консультации.
Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 4 зачетные
единицы, 144 часа.
Аннотация рабочей программы учебной дисциплины
«Теория вероятностей»
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единиц (144 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: является овладение студентами
методами и практическими навыками обработки результатов экспериментов.
В результате изучения дисциплины студент должен: знать основы теории
вероятности; иметь четкое представление о важности и необходимости
полученных знаний и уметь применять аппарат теории вероятности при
решении различных задач в химии.
Задачей изучения дисциплины является: теоретическое и практическое
освоение на базе дисциплин циклов математика основных понятий и
закономерностей методов теории вероятности и математической статистики
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Вид учебной работы
32
Всего
зачетных
единиц
(часов)
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
семинары
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
Задачи
Вид итогового контроля (зачет)
4 (144)
1,5 (54)
1 (36)
0,5 (18)
2,5 (90)
1,5 (54)
1 (36)
Основные дидактические единицы (разделы): комбинаторика; действия
над событиями; формула полной вероятности; формула Баеса; повторные
события; локальная и интегральная теоремы Муавра-Лапласа.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основы теории вероятности и математической статистики;
аппарат математической статистики;
уметь: решать и ставить задачи по теории вероятности; рассчитывать
математические характеристики случайных величин; предлагать дальнейшие
действия на основании гипотез
владеть: выбором соответствующего способа в зависимости от
поставленной задачи; аппаратом математической статистики
Виды учебной работы: лекции, семинары, решение задач, контрольные
Изучение дисциплины заканчивается сдачей зачета
33
Аннотация дисциплины
Информатика 1
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единиц
(108 час.).
Цели и задачи дисциплины

Дисциплина «Информатика» имеет целью

сформировать системное базовое представление, первичные знания,
умения и навыки студентов по основам информатики как научной
фундаментальной и прикладной дисциплины, достаточные для
дальнейшего продолжения их образования и самообразования в
областях, использующих автоматизированные методы анализа и
расчетов, так или иначе использующих компьютерную технику.

ознакомить учащихся с основами современных информационных
технологий, тенденциями их развития, обучить студентов принципам
построения
информационных
моделей,
проведению
анализа
полученных результатов, применению современных информационных
технологий в профессиональной деятельности.
Задачей изучения дисциплин является формирование компетенций:
 ОНК 1. способность применять в научно-исследовательской и
профессиональной деятельности базовые знания в области
информатики и естественных наук;
 ИК 3. значительные навыки самостоятельной работы с компьютером,
программирования, использования методов обработки информации и
численных методов решения базовых задач;
 ИК 4. базовые знания в областях информатики и современных
информационных технологий, навыки использования программных
средств и навыки работы в компьютерных сетях, умение создавать базы
данных и использовать ресурсы Интернет;
 ОПК 2. умение понять поставленную задачу;
 ОПК 8. умение ориентироваться в постановках задач;
 ОПК 12. понимание того, что фундаментальное знание является
основой компьютерных наук;
 ОПК 17. умение извлекать полезную научно-техническую информацию
из электронных библиотек, реферативных журналов, сети Интернет и
т.п.
Основные дидактические единицы (разделы):
1. Общие теоретические основы информатики. Понятие информации;
свойства информации; информационные процессы и их модели;
единицы представления, измерения и хранения данных; основные
структуры данных; предмет и задачи информатики; кодирование,
34
2.
3.
4.
5.
аналоговая и цифровая обработка, компьютерная обработка; история
развития и место информатики среди других наук; информационные
ресурсы общества как экономическая категория; история, перспективы
и темпы развития информационных компьютерных систем.
Компьютерные
технологии
обработки
информации.
Арифметические и логические основы ЭВМ. Архитектура ЭВМ по
Фон-Нейману, аппаратные и программные средства, оценка
производительности компьютерной системы, классификация ЭВМ.
Микропроцессоры и микроЭВМ. Сбор, обработка данных, управление
объектом, передача данных на основе использования микроЭВМ.
Архитектура аппаратных и программных средств IBMсовместимых персональных компьютеров (РС). Современный
компьютер как совокупность аппаратуры и программных средств.
Центральный процессор, оперативная память, системная магистраль,
внешние устройства (магнитная память, устройства ввода/вывода).
Компьютер как центральное звено системы обработки информации.
Иерархия программных средств. BIOS, операционная система,
прикладные программы. Интерфейсы, стандарты.
Системное и сервисное программное обеспечение. Классификация
ПО. Программное изделие. Программный продукт. Программное
обеспечение.
Классификация
программного
обеспечения.
Операционные системы. Классификация, назначение и возможности
операционных систем. История создания операционных систем.
Понятие и назначение операционных систем. Функции и режимы
работы операционных систем. Виды операционных систем.
Организация файловой системы. Обслуживание файловой структуры.
Сервисные программные средства. Обзор и назначение сервисных
программных средств. Компьютерные вирусы. Отличие в понятиях:
программа, резидентная программа, драйвер, вирус. Классификация
вирусов. Методы борьбы с вирусами. Антивирусные программы.
Основы
алгоритмизации
и
программирования.
Значение
моделирования, алгоритмизации и программирования при решении
задач в профессиональной области. Этапы решения задач на ПЭВМ.
Понятие алгоритма. Свойства и способы описания алгоритмов.
Графический способ описания. Основные графические символы.
Базовые
конструкции
алгоритмов
(линейная,
циклическая,
разветвленная). Понятие цикла. Виды циклов. Программирование.
Алгоритмические
языки.
Объектно-ориентированное
программирование.
Реализация
простейших
алгоритмов
(упорядочение, отбор, сортировка и т.д.) на одном из языков (BASIC,
Pascal, C или др.)
35
Локальные и глобальные сети ЭВМ. История создания
вычислительных сетей и перспективы развития вычислительных сетей.
История создания и развития вычислительных сетей в России и
заграницей.
Основные
понятия
в
вычислительных
сетях.
Классификация вычислительных сетей. Локальные сети. Топология.
Особенности построения и управления вычислительных сетей.
Глобальная сеть Internet. Общая характеристика, особенности
построения.
7. Основы защиты информации.
Информационная структура
Российской Федерации. Информационная безопасность (ИБ) и ее
составляющие. Угрозы безопасности информации и их классификация.
Основные виды защищаемой информации. Проблемы ИБ в мировом
сообществе. Законодательные и иные правовые акты РФ,
регулирующие правовые отношения в сфере ИБ и защиты
государственной тайны. Система органов обеспечения ИБ в РФ.
Административно-правовая
и
уголовная
ответственность
в
информационной
сфере.
Защита
от
несанкционированного
вмешательства в информационные процессы. Организационные меры,
инженерно-технические и иные методы защиты информации в том
числе сведений, составляющих государственную тайну. Защита
информации в локальных компьютерных сетях, антивирусная защита.
Специфика
обработки
конфиденциальной
информации
в
компьютерных системах.
8. Основы работы с прикладными программами общего назначения.
Основы использования прикладных программ общего назначения:
текстовых редакторов, электронных таблиц, систем управления базами
данных (СУБД), графических редакторов, пакеты стандартных
программ
офисного
назначения.
Специализированные
профессионально ориентированные программные средства. Модели
данных в профессиональной области и обзор технологий их
исследования.
6.
В результате изучение дисциплины студент должен
Знать:
 содержание базовых определений и понятий, проблематику
информатики и ее основных разделов,

основы современных информационных технологий переработки
информации и их влияние на успех в профессиональной деятельности;

современное
состояние
уровня
и
направлений
развития
вычислительной техники и программных средств;
36
 иметь представления об информационных ресурсах общества как
экономической категории;
 назначение, основные функции операционных систем и средства их
реализации;
 основные понятия сетей ЭВМ (локальных и глобальных), понятия сет
Internet, методы поиска информации в сети Интернет;
 основные понятия, принципы построения и технологию работы с
базами данных;
 принципиальные основы устройства компьютера;
 технологии решения задач профессиональной деятельности с помощью
инструментальных средств информационных технологий;
 технологию создания научно-технической документации.
 правовые и экономические аспекты деятельности специалиста в
области информатики.
Студенты должны уметь профессионально использовать полученные знания
в профессиональной деятельности. Основные умения:

уверенно работать в качестве пользователя персонального
компьютера,
самостоятельно использовать внешние носители
информации для обмена
данными между машинами, создавать
резервные копии и архивы данных и программ;

ориентироваться в области информатики, пользоваться специальной
литературой в изучаемой предметной области,
 уметь работать с программными средствами (ПС) общего назначения,
соответствующими современным требованиям мирового рынка ПС;
 иметь навыки работы в локальных и глобальных компьютерных сетях,
использовать в профессиональной деятельности сетевые средства
поиска и обмена информацией;
 использовать изученные инструментальные средства информационных
технологий для решения практических задач профессиональной
деятельности;
 создавать и использовать несложные базы данных;
Владеть:
 технологией создания научно-технической документации различной
сложности с помощью текстового процессора Microsoft Word;
 технологией решения типовых информационных и вычислительных
задач с помощью табличного процессора Microsoft Excel;
 технологией решения типовых математических задач с помощью
математического пакета MathCad;
37
 технологией поиска и обмена информацией в глобальных и локальных
компьютерных сетях.
 основами автоматизации решения химических задач;
 приемами антивирусной защиты.
Виды учебной работы:
 лекции – 1 зачетная единица (36 час.);
 практические занятия – 0,5 зачетная единица (18 час.);
 самостоятельная работа – 1,5 зачетных единиц (54час.).
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
38
Аннотация дисциплины
Информатика 2
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных
единиц (108 час.).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является:

формирование студентами системного базового представления,
первичных знаний, умений и навыков по основам информатики как
научной фундаментальной и прикладной дисциплины, достаточных для
дальнейшего продолжения их образования и самообразования в
областях, использующих автоматизированные методы анализа и
расчетов, так или иначе использующих компьютерную технику.

ознакомление с основами современных информационных технологий,
тенденциями их развития, обучение студентов принципам построения
информационных моделей, проведению анализа полученных
результатов, применению современных информационных технологий в
профессиональной деятельности.
Задачей изучения дисциплин является формирование:







способности
применять
в
научно-исследовательской
и
профессиональной деятельности базовые знания в области
информатики и естественных наук;
значительных навыков самостоятельной работы с компьютером,
программирования, использования методов обработки информации и
численных методов решения базовых задач;
базовых знаний в областях информатики и современных
информационных технологий, навыков использования программных
средств и навыков работы в компьютерных сетях, умение создавать
базы данных и использовать ресурсы Интернет;
умений понять поставленную задачу;
умений ориентироваться в постановках задач;
понимания того, что фундаментальное знание является основой
компьютерных наук;
умений извлекать полезную научно-техническую информацию из
электронных библиотек, реферативных журналов, сети Интернет и т.п.
39
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам
аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы)
Вид учебной работы
Общая
трудоемкость
Аудиторные занятия:
дисциплины
лекции
практические занятия
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
задачи
Вид итогового контроля – зачет
Всего
зачетных
единиц
(часов)
3 (108)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
1 (36)
0,5 (18)
0,5 (18)
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1 . Введение и математический аппарат квантовой химии
1. Обработка результатов измерений и погрешности вычислений.
Источники и классификация погрешности. Запись чисел в ЭВМ. Абсолютная
и относительная погрешности. Формы записи данных. О вычислительной
погрешности. Погрешности функций
2. Вычисления в интерактивном режиме программы MATLAB.
Вещественные числа. Операции над вещественными числами. Рабочее
пространство системы MATLAB и её командное окно. Элементарные
математические функции. Комплексные вычисления в системе MATLAB.
Массивы чисел в системе MATLAB. Синтаксис операций с массивами.
Взаимные преобразования векторов и матриц. Многомерные массивы в
системе MATLAB. Функции для работы с массивами. Вычисления с
массивами.
3. Графика в системе MATLAB. Построение двумерных графиков
функций. Оформление графиков функций. Трёхмерная графика. Положение
камеры и вращение трёхмерных графиков. Сохранение в файлах и передача в
другие программы графических изображений MATLAB. Показ произвольных
растровых изображений.
4. Программирование M-функций. Понятия функции и сценария.
Синтаксис определения и вызова M-функций. Конструкции управления.
Проверка входных параметров и выходных значений M-функции. Видимость
имён переменных и имён функций. Локальные и глобальные переменные.
40
Разработка и отладка M-функций. Массивы символов. Массивы структур.
Массивы ячеек. Чтение и запись файлов данных.
Модуль 2 Методики расчета молекулярных систем
5. Интерполяция и численное дифференцирование. Постановка
задачи приближения функции. Интерполяционный многочлен Лагранжа.
Оценка остаточного члена. Разделенные разности. Интерполяционная
формула Ньютона. Уравнения в конечных разностях. Многочлены Чебышева.
Обратная
интерполяция.
Ортогональные
системы.
Численное
дифференцирование. Погрешности формул численного дифференцирования.
6. Численное интегрирование. Квадратурные формулы НьютонаКотеса. Квадратурные формулы Гаусса. Задачи оптимизации. Формулы
Эйлера и Грегори. Формулы Ромберга. Стандартные программы численного
интегрирования. Построение программ с автоматическим выбором шага
интегрирования.
7. Приближение функций. Наилучшие приближения в разных
пространствах. Дискретное преобразование Фурье. Быстрое преобразование
Фурье. Наилучшее равномерное приближение. Итерационный метод.
Интерполяция и приближение сплайнами.
8. Численные методы алгебры. Методы последовательного
исключения, ортогонализации и простой итерации. Оптимизация скорости
сходимости итерационных процессов. Метод Зайделя и наискорейшего
спуска. Метод Монте-Карло решения систем линейных уравнений. Проблема
собственных значений.
9. Решение систем нелинейных уравнений и задач оптимизации.
Простые итерации, метод Ньютона и метод спуска. Методы уменьшения
размерности. Решение стационарных задач методом установления. Целевая
функция.
10. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных
уравнений. Решение задачи Коши: разложение в ряд и методы Рунге-Кутта.
погрешности на шаге. Конечно-разностные методы. Метод неопределенных
коэффициентов. Интегрирование систем уравнений. Краевые задачи. Грина.
Нелинейные краевые задачи. Метод прогонки.
В результате изучение дисциплины студент должен
Знать:
 содержание базовых определений и понятий, проблематику
информатики и ее основных разделов,

основы современных информационных технологий переработки
информации и их влияние на успех в профессиональной деятельности;
41









современное
состояние
уровня
и
направлений
развития
вычислительной техники и программных средств;
иметь представления об информационных ресурсах общества как
экономической категории;
назначение, основные функции операционных систем и средства их
реализации;
основные понятия сетей ЭВМ (локальных и глобальных), понятия сет
Internet, методы поиска информации в сети Интернет;
основные понятия, принципы построения и технологию работы с
базами данных;
принципиальные основы устройства компьютера;
технологии решения задач профессиональной деятельности с помощью
инструментальных средств информационных технологий;
технологию создания научно-технической документации.
правовые и экономические аспекты деятельности специалиста в
области информатики.
Уметь:







уверенно работать в качестве пользователя персонального
компьютера,
самостоятельно использовать внешние носители
информации для обмена
данными между машинами, создавать
резервные копии и архивы данных и программ;
ориентироваться в области информатики, пользоваться специальной
литературой в изучаемой предметной области,
уметь работать с программными средствами (ПС) общего назначения,
соответствующими современным требованиям мирового рынка ПС;
иметь навыки работы в локальных и глобальных компьютерных сетях,
использовать в профессиональной деятельности сетевые средства
поиска и обмена информацией;
использовать изученные инструментальные средства информационных
технологий для решения практических задач профессиональной
деятельности;
создавать и использовать несложные базы данных;
использовать
программное
обеспечение
компьютеров
для
планирования химических исследований, анализа экспериментальных
данных и подготовки научных публикаций.
Владеть:
42
 технологией создания научно-технической документации различной
сложности с помощью текстового процессора Microsoft Word;
 технологией решения типовых информационных и вычислительных
задач с помощью табличного процессора Microsoft Excel;
 технологией решения типовых математических задач с помощью
математического пакета MathCad;
 технологией поиска и обмена информацией в глобальных и локальных
компьютерных сетях.
 основами автоматизации решения химических задач;
 приемами антивирусной защиты.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, самостоятельная
работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 3 семестре.
43
Аннотация дисциплин
ФИЗИКА
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 18 зачетных
единиц (648 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: приобретение знаний и умений
в соответствии с федеральными образовательными стандартами для
подготовки бакалавров, содействие фундаментализации образования,
способность анализировать физические явления окружающего мира.
Задачей
изучения
дисциплины
является
формирование
естественнонаучного мировоззрения и развитие системного мышления.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
2 семестр (180 ч.) – лекции (38 ч.) + практические занятия (57 ч.), экзамен;
3 семестр (216 ч.) – лекции (36 ч.) + лаб. практикум (36 ч.), + практические
занятия (18 ч.), экзамен;
4 семестр (216 ч.) – лекции (36 ч.) + практические занятия (36 ч.), лаб.
практикум (36 ч.), самостоятельная работа 72 ч. экзамен;
5 семестр (108 ч.) – лекции (18 ч.) + практические занятия (36 ч.),
самостоятельная работа 54 ч. зачет.
Основные дидактические единицы (разделы): Физические фундаментальные
разделы физики (механика, молекулярная
физика и термодинамика,
электричество и магнетизм, оптика, атомная и ядерная физика, основы
квантовой механики, физика твердого тела).
В результате изучения дисциплины студент должен:
уметь использовать в познавательной и профессиональной деятельности
базовые знания в области математики и естественных наук, применять
методы математического анализа и моделирования, теоретического и
экспериментального исследования (ОК-6);
44
уметь работать с компьютером на уровне пользователя, применять навыки
работы с компьютером в области познавательной и профессиональной
деятельности (ОК-7);
владеть навыками работы на современной учебно-научной аппаратуре при
проведении лабораторных экспериментов (ПК-6);
владеть методами регистрации и обработки результатов физических
экспериментов (ПК-8).
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, лабораторный
практикум.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменами.
45
Аннотация дисциплины
Математические методы в химии
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единицы (144 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины «Математические методы в химии» является
овладение студентами методами и практическими навыками обработки
результатов экспериментов.
Задачами изучения дисциплины являются теоретическое и
практическое освоение на базе дисциплин циклов ЕН (математика,
численные методы) основных понятий и закономерностей методов теории
вероятности и математической статистики.
Изучение дисциплины способствует:
 Пониманию роли теории вероятности и математической статистики в
системе наук.
 Приобретению специальных знаний по методологии выбора методов
обработки результатов анализов.
 Развитие навыков математической обработки эксперимента.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Всего зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
семинарские занятия (СЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
реферат
(ТО)
задачи (20 шт.)
другие виды самостоятельной
работы (расчетная задача)
4 (144)
1,5 (57)
0,5 (19)
1,0 (38)
2,5 (97)
1,0 (38)
0,5 (18)
0.5 (23)
0,5 (18)
зачет
Вид итогового контроля
Основные дидактические единицы (разделы):
32
Модуль I «Введение в теорию вероятности»
Тема 1. Предмет теории вероятностей.
Предмет теории вероятностей. Статистическая устойчивость. Операции
над событиями. Вероятность, аксиомы вероятности. Классическое
определение вероятности. Частотная интерпретация вероятности.
Тема 2. Элементы комбинаторики.
Элементы комбинаторики (число размещений, сочетаний и
перестановок). Урновая схема. Выборки с возвращением и без возвращения.
Тема 3. Свойства вероятности. (0,03
Геометрические вероятности. Свойства вероятности: теоремы сложения,
формулы для вероятности объединения n событий. Независимость событий.
Условная вероятность. Формула полной вероятности. Формула Байеса.
Тема 4. Схема независимых испытаний.
Схема независимых испытаний Формулы Бернулли. Наиболее вероятное
число успехов. Локальная и интегральная теоремы Муавра-Лапласа
Тема 5. Случайные величины.
Случайные величины. Функция распределения и ее свойства. Понятие
плотности распределения. Распределения случайных величин. Ряд и
плотность распределения, их свойства. Примеры распределений:
биномиальное, гипергеометрическое, Пуассона, равномерное, нормальное,
экспоненциальное.
Тема 6. Независимость случайных величин.
Независимость случайных величин. Числовые характеристики
случайных величин. Математическое ожидание и дисперсия и их свойства.
Моменты. Коэффициент корреляции и его свойства.
Тема 7. Нормальное распределение.
Нормальное распределение. Распределения, связанные с нормальным —
2
 , Стьюдента, Фишера.
Модуль II «Математическая статистика»
Тема 8. Элементы математической статистики. (0,06 / 2 часа)
Элементы математической статистики и ее приложения к обработке
результатов наблюдений. Задачи математической статистики. Основные
статистические задачи. Выборка. Выборочное (эмпирическое) распределение
и выборочные характеристики: среднее, дисперсия, моменты. Вариационный
ряд и эмпирическая функция распределения. Группировка наблюдений,
гистограммы. Сходимость выборочных характеристик к истинным.
Тема 9. Понятие оценки неизвестного параметра.
Понятие оценки неизвестного параметра. Состоятельные оценки.
Несмещенные и асимптотически несмещенные оценки. Принцип
подстановки и метод моментов. Асимптотически нормальные оценки.
Доверительные интервалы (точные и асимптотические).
Тема 10. Эмпирическая функция распределения.
Эмпирическая
функция
распределения.
Оценка
неизвестных
параметров. Метод максимального правдоподобия. Доверительное
33
оценивание неизвестных параметров. Нормальная модель с неизвестным
средним и неизвестной дисперсией. Критерии эффективности.
Тема 11. Гипотезы.
Гипотезы. Основные понятия теории проверки конечного числа гипотез:
простые и сложные гипотезы, критерии (статистические решающие
функции), вероятности ошибок i-го рода. Проверка гипотез. Мощность
критерия. Теорема Неймана – Пирсона. Критерии
Тема 12. Элементы дисперсионного регрессионного и корреляционного
анализа.
Элементы дисперсионного регрессионного и корреляционного анализа.
Метод
наименьших
квадратов.
Элементы
факторного
анализа.
Математическая обработка результатов с помощью современных
вычислительных программ
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основы теории вероятности и математической статистики,
аппарат математической статистики, основные способы обработки
результатов эксперимента, выбор соответствующего способа в зависимости
от поставленной задачи, основные методы дисперсионного, регрессионного и
корреляционного анализа.
уметь: рассчитывать математические характеристики экспериментальной
работы; сравнивать экспериментальные методы по точности, и эффективности;
предлагать дальнейшие действия на основании гипотез.
владеть: критериями выбора, основными методами дисперсионного,
регрессионного и корреляционного анализа, вычислительными программами.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, решение задач.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
34
Аннотация дисциплины
Планирование эксперимента
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единиц (144 часа).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: являются изучение и освоение
методики планирования экспериментов для построения моделей химических
процессов
Задачей изучения дисциплины является: ознакомление студентов с
основными понятиями и методами планирования эксперимента как в
лабораторных, так и в производственных условиях, обучение студентов
применению полученных знаний в научно- исследовательской работе как в
пределах университета, так и в дальнейшей производственной деятельности.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы): лекции 1
з.е., практические занятия 0,5 з.е., самостоятельная работа 2,5 з.е., включая
подготовку и сдачу экзамена.
Основные дидактические единицы (разделы):
1.
Введение. Предмет теории эксперимента. Причины появления, история
развития и основные направления. Сравнение факторного планирования с
традиционным методом выполнения химического эксперимента. Этапы
исследования. Особенности и достоинства метода математического
планирования эксперимента. Концепции теории эксперимента и его
основные понятия: объект исследования, параметр оптимизации, факторы и
др.
2. Регрессионный анализ в приложении к планированию эксперимента.
Основной уровень и интервал варьирования фактора. Кодирование значений
факторов. Расчет коэффициентов регрессии. Вычисление дисперсии
эксперимента для различных вариантов повторений опытов. Нахождение
доверительных интервалов и оценка значимости коэффициентов регрессии.
Проверка адекватности линейной модели по критерию Фишера.
3.
Полный
факторный
эксперимент
(ПФЭ).
Особенности
многофакторного планирования. Формы записи и геометрическое
представление планов ПФЭ. Свойства матриц и планов ПФЭ. Приемы
построения матриц. Основные эффекты и эффекты взаимодействия
факторов. Статистическая обработка результатов ПФЭ. Способ Йейтса для
вычисления коэффициентов регрессии. Упрощенные варианты проверки
адекватности линейной модели. Интерпретация математической модели.
35
Правила выбора основного уровня и интервала. Варьирования факторов.
Рандомизация условий выполнения эксперимента.
4.
Дробный факторный эксперимент (ДФЭ).
Связь ПФЭ и ДФЭ.
Сущность метода дробных реплик. Принципы построения матриц ДФЭ.
Генерирующие соотношения и определяющие контрасты. Совместные
оценки, условия смешивания, разрушающая способность дробных реплик.
Типы дробных реплик. Метод перевала. Использование ДФЭ для устранения
влияния временного дрейфа. Статистическая обработка результатов ДФЭ.
Алгоритм Йейтса для расчета коэффициентов регрессии. Принятие решений
после реализации планов ДФЭ и ПФЭ.
5.
Способы движения по градиенту. Различные метода оптимизации
эксперимента: Гаусса-Зайделя, случайного поиска, градиента, симплексный и
крутого восхождения. Их принципы, достоинства, недостатки и особенности
осуществления Планирование экстремального эксперимента методом
крутого восхождения. Алгоритм крутого восхождения, основные расчеты.
Правила реализации мысленных опытов. Возможные ситуации при движении
по градиенту. Принятие решений после эффективного и неэффективного
крутого восхождения.
6.
Исследование почти стационарной области. Планирование второго
порядка. Общие представления о планах второго порядка. Критерии
оптимальности планов. Ортогональные и ротабельные центральные
композиционные планы, их свойства и особенности. Статистическая
обработка результатов. Принятие решений по планам второго порядка.
Анализ уравнений регрессии, приведение их к канонической форме. Поиск
экстремума. Виды поверхностей отклика. Интерпретация результатов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основные методы поиска оптимума и принципы выбора
факторов и параметра оптимизации эксперимента, способы построения
матрицы планирования эксперимента
уметь: обрабатывать экспериментальные данные, решать задачи
оптимизации и моделирования, пользоваться научной и справочной
литературой по математической статистики и планированию химических
процессов
владеть: основными понятиями и методами математической статистики и
планирования эксперимента, математическими принципами работы
компьютерных программ по статистике и планированию.
Виды учебной работы: лекции, контрольные работы, семинарские занятия,
реферат
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
36
Аннотация дисциплины
Введение в специальность
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единиц (144 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: формирование у студентов
химического мышления, помогающего ему сознательно решать
нетрадиционные, творческие технологические проблемы. приобретение
сведений необходимых для изучения учебных дисциплин по специальности,
для подготовки, выполнения и защите курсовых работ, выпускной
квалификационной работы и при решении научно-исследовательских,
проектно-конструкторских,
производственно
технологических,
организационно-управленческих задач в будущей профессиональной
деятельности.
Основными задачами изучения дисциплины является ознакомление
студентов с направлениями работ специалистов, выпускаемых химическим
отделением; с основными понятиями, определениями и методами,
используемыми в современной химии; формирование у студентов
компетенций, которые дадут возможность студентам эффективно применять
в профессиональной деятельности полученные знания, умения и навыки.
Структура дисциплины
Всего
зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
семинарские занятия (СЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
реферат
Вид итогового контроля ( экзамен)
4 (144)
2 (72)
(36)
(36)
1 (36)
(18)
(18)
(36)
Основные дидактические единицы (разделы):
Тема 1. Введение. Предмет, цели и задачи изучения дисциплины. Сведения о
направлении подготовки 020100 Химия Сфера деятельности молодого
специалиста. Предмет, цели и задачи изучения дисциплины. Сведения об
37
учебном плане по направлению подготовки 020100 Химия и изучаемых
дисциплинах. Учебная, производственная и преддипломная практика.
Требования к уровню подготовки специалиста.
Тема 2. Современное состояние химии как науки. Тенденции развития
четырех концептуальных систем химии.
Тема 3. История, структура, состав и тематика кафедр.
Ученые и
специалисты химического отделения СФУ, России, мира, внесшие
существенный вклад в развитие химической науки
Тема 4. Актуальные проблемы разработки новых методов анализа
Тема 5. Проблемы переработки природного органического сырья
Тема 6. Проблемы химии углеродов.
Тема 7. Химическое материаловедение и проблемы неорганической и
физической химии, связанные с созданием новых соединений и новых
функциональных материалов, всеобъемлющим изучением их свойств - от
классически фундаментальных до прикладных.
Тема. 8. Связь химии с экономикой и экологией. Проблемы уменьшения
загрязнения окружающей среды.
Тема 9. Приемы работы с научной литературой, патентами по
специальности. Использование возможностей библиотек, интернет ресурсов. Предметный, алфавитный и авторские каталоги. Методические
приемы научно — исследовательской работы. Понятие о патентном поиске.
Работа над научной статьей и устным сообщением (докладом).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- химию как науку и научное знание;
- закономерности развития четырех концептуальных систем химии;
- о методах теоретического и экспериментального исследования;
- современное состояние и основные направления развития химической
промышленности и науки.
уметь:

использовать полученные знания для проведения научных
исследования и патентных изысканий.
владеть:

практическими навыками эффективной работать с научной и патентной
литературой по специальности;
Виды учебной работы: лекции, семинарские занятия, самостоятельная
работа
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом в 1 семестре
38
Аннотация дисциплины
Общая химия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы
(108 час)
Цели и задачи дисциплины
Цель курса - формирование у студентов базовых знаний, умений и
навыков по общей химии, необходимых для дальнейшего изучения общих и
специальных химических дисциплин: неорганической, аналитической,
органической, физической химии.
Задачи изучения курса состоят: в изучении и освоении теоретического
материала курса на лекциях и в процессе самостоятельной работы; в
формировании умений решать химические задачи, определяемые настоящей
программой, на практических занятиях и при выполнении домашних
заданий.
Место курса в системе образования: дисциплина необходима для
последующего изучения таких дисциплин, как неорганическая химия,
аналитическая химия, физическая химия и других.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам
аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы): лекции (18 ч),
практические занятия (36 ч), самостоятельная работа (изучение
теоретического курса, решении задач – 54 ч).
Основные дидактические единицы (разделы):
 Модуль 1. Основные закономерности химических процессов.
 Модуль 2. Строение атома и химическая связь.
После изучения курса студент должен знать:
 основные понятия химии;
 иметь представления о строении атома и химической связи;
39
 знать процессы, протекающие в растворе, способы выражения состава
раствора;
уметь:
 называть химические соединения в соответствии с современной
номенклатурой;
 определять степени окисления элементов в соединениях;
 решать задачи на закон эквивалентов;
 выполнять расчеты, связанные с концентрациями веществ в растворе;
 записывать уравнения и выражения для констант равновесия процессов в
растворах электролитов;
 уравнивать
оксилительно-восстановительные
реакции
методом
полуреакций;
 записывать электронные формулы элементов и определять их возможные
степени окисления элементов;
 уметь объяснять связь между строением атома и свойствами элементов,
химической связи, ими образуемой.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, решение задач.
Изучение дисциплины заканчивается: зачет
40
Аннотация дисциплины
Введение в химию окружающей среды
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3
единиц (108 часов).
зачетных
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: дать студентам представления
о химии окружающей среды и современных подходах к решению глобальных
проблем.
Задачей изучения дисциплины знакомство с историей формирования
химии окружающей среды, ее основными разделами.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Лекции 0,5 з.е. (18 часов), практические занятия 1 з.е. (36 часов),
самостоятельная работа 1,5 з.е. (54 часа).
Основные дидактические единицы (разделы):
1. Глобальные проблемы человечества: парниковый эффект, загрязнение
атмосферы и океана, кислотные дожди, озоновые дыры, обеспечение людей
питьевой водой и пищей.
2. История химии окружающей среды. Предпосылки формирования.
Основные этапы. Современное состояние.
3. Введение в химия гидросферы, атмосферы и почвы.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основные разделы химии окружающей среды, глобальные
проблемы человечества, процессы трансформации и миграции загрязнителей;
уметь: решать задачи на определение содержания загрязнителей в
воздухе, воде и почве,
владеть: навыки проведения практических исследований состояния
атмосферного воздуха, природных водоемов, почвы.
Виды учебной работы: лекции,
практические занятия,
реферат.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
41
Аннотация дисциплины
Теория решения изобретательских задач
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных
единиц (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: освоение методов и технологии
технико-экономического, системного анализа объектов и систем любой
сложности, назначения и принципа действия, и выработки эффективных
рекомендаций по совершенствованию рассматриваемых объектов.
Задачами изучения дисциплины являются: проведение исследований
объекта в соответствии с технологией ТРИЗ, нормативных документов и
стандартов, определяющих порядок разработки и модернизации технических
объектов.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Лекции 1,5 з.е. (54 часа), самостоятельная работа 1,5 з.е. (54 часа).
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Основы теории решения изобретательских задач.
Тема 1. Введение в теорию решения изобретательских задач.
Основные
идеи, понятия ТРИЗ. История, развитие, перспективы теории. Основы
обучения творчеству.
Тема 2. Традиционная технология решения проблем - метод проб и ошибок.
Модификации метода проб и ошибок (метод фокальных объектов, мозговой
штурм, морфологический анализ, метод контрольных вопросов, синектика).
Недостатки метода проб и ошибок.
Тема 3. Закономерности развития технических систем.
Тема 4. Ресурсы в развитии технических систем. Информационный фонд
теории решения изобретательских задач. Указатели применения физических,
химических и геометрических эффектов.
Тема 5. Алгоритм решения изобретательских задач - АРИЗ 85В: структура,
правила применения, практика решения задач.
Тема 6. Типовые приемы разрешения противоречий.
Тема 7. Вепольный анализ. Основные понятия и правила. Стандарты на
решения изобретательских задач и их использование для решения
практических задач.
Тема 8. Применение теории решения изобретательских задач для решения
«нетехнических» задач.
Тема 9. Основы патентоведения.
Модуль 2. Основы функционально-стоимостного анализа.
Тема 10.
История создания функционально-стоимостного анализа.
Основные идеи, принципы организации.
42
Тема 11. Теоретические положения функционально-стоимостного анализа.
Причины появления излишних затрат.
Модуль 3. Основы технологии проектирования инноваций.
Тема 12.
Отличительные особенности технологии проектирования
инноваций.
Методика
выполнения
работ
на
подготовительном,
информационном этапах.
Тема 13. Методика выполнения работ на аналитическом этапе. Виды
анализа:
компонентный, функциональный, генетический, структурный,
функционально – идеальное моделирование, причинно – следственный.
Тема 14. Методика выполнения работ на творческом этапе.
Тема 15. Практика проведения организации и исследований по технологии
проектирования инноваций. Примеры проектов.
Модуль 4. Основы теории развития творческой личности
Тема 16. Закономерности развития коллективов.
Тема 17. Основные качества творческой личности.
Тема 18. Жизненная стратегия творческой личности.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: понятие системы, функции, ресурсы, противоречие, идеальный
конечный результат, законы развития технических систем, понятие веполя,
метод метод маленьких человечков; функция, структура, компоненты,
нежелательный эффект, причинно-следственная цепочка, функциональноидеальное моделирование, операция, переходы; достойную цель, творческую
личность, теорию развития творческой личности, 6 качеств творческой
личности; этапы жизненной стратегии творческой личности
уметь:
выявлять противоречия, формулировать идеальный конечный
результат, анализировать ресурсы, формулировать главную полезную функцию,
техническое противоречие, физическое противоречие, разрешать противоречия.
использовать указатель эффектов; формулировать функции, ранжировать
функции; оценивать уровень выполнения функции, выявлять элементыв
системы, формулировать нежелательных эффектов.
Выполнять структурный, компонентный, функциональный анализ.
Построение причинно-следственных цепочек, Оформление отчета и
презентации. Ранжирование концепции. Функционально-проблемный поиск.
Определять достойную цель. Планировать пакет программ. Контроль
времени и его учет. Умение решать творческие задачи
владеть: навыками структурного, компонентного, функционального
анализа; построением причинно-следственных цепочек, оформлением отчета
и презентации; ранжированием концепции; функционально-проблемным
поиском; контролем времени и его учетом, решением творческих задач
Виды учебной работы: лекции, решение творческих задач, реферат.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
43
Аннотация дисциплины
Химия окружающей среды
Цель преподавания дисциплины: дать студентам представление о
современных проблемах химии окружающей среды и стратегии их решения.
Задачи изучения дисциплины
Основной задачей изучения дисциплины является через знакомство с
химией воды, почвы и атмосферы, основными источниками их загрязнения,
методами защиты и очистки формировать компетенции, которые дадут
возможность студентам эффективно применять в профессиональной
деятельности полученные знания, умения и навыки.
Общая трудоемкость дисциплины 2 з.е. (72 часа), в том числе
аудиторных 1 з.е. (36 часов).
Модуль 1. Введение и химия гидросферы
Модуль 2 Химия почв
Модуль 3 Химия атмосферы
Модуль 4 Оценка состояния окружающей среды
В результате изучения дисциплины студенты должны:
знать: основные проблемы химии окружающей среды, методы и
средства защиты от загрязнений, методы и средства определения
загрязнителей.
уметь:
определять основные источники поступления в окружающую среду
загрязняющих веществ, предсказать пути, сроки и продукты трансформации
загрязнителей.
владеть:
основами природоохранного законодательства и нормативами качества
объектов окружающей среды, методами оценки загрязнения и ущерба
окружающей среды и эффективности работы очистных сооружений.
Виды учебной работы: лекции, проблемный доклад,
реферат.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
44
Аннотация дисциплины
Радиохимия
Дисциплина
является
дисциплиной
по
выбору
математического и естественного цикла. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 2 зачетных единицы (72 час.)
студента
изучения
Цели и задачи дисциплины :
Целью изучения дисциплины является получение студентами базовых
знаний в области ядерных энерготехнологий и радиоактивных материалов.
Задачей изучения дисциплины является изучение способов получения
тепловой и электрической энергии в реакторах различных типов. Способы
переработки облученного ядерного топлива.
Структура дисциплины:
Всего
зачетных
Вид учебной работы
единиц
(часов)
2 (72)
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
1 (36)
лекции
(36)
Самостоятельная работа:
1 (36)
изучение теоретического курса
(18)
реферат
(18)
(ТО)
Вид итогового контроля
зачет
Основные дидактические единицы ( разделы ):
- Устройство и принцип работы реакторов на медленных и быстрых
нейтронах.
Замкнутый ядерный топливный цикл.
- Технологии регенерации облученного ядерного топлива.
- Металлургия урана, плутония, тория.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: основы цепных управляемых ядерных реакций, принципиальное
устройство атомного реактора.
Уметь: обосновать перспективы развития атомной энергетики, ее проблемы
и возможности.
Владеть: основами технологий регенерации облученного ядерного топлива и
выделение радиоактивных изотопов.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа.
Изучение дисциплины заканчивается: зачетом в 8 семестре
45
Аннотация дисциплины
Молекулярный дизайн
Дисциплина «Молекулярный дизайн» в соответствии с учебным
планом направления подготовки бакалавров 020100.62 - Химия относится к
дисциплинам общей профессиональной подготовки и является одной из
логичных химических дисциплин.
Цели преподавания дисциплины получение знаний
в ряде
специальных областей органической химии и формировании целостного
представления об актуальных проблемах органической химии и способах их
решения.
Задачи изучения дисциплины
Закономерности развития химии как науки и смежных областей
диктуют задачи изучения молекулярного дизайна
Задачей курса является подготовка специалистов, знающих и владеющих
основными тенденциями развития органической химии. Дипломированный
специалист, прослушавший курс данной дисциплины, должен знать
специальные вопросы органической химии, основы стереохимии
органических соединений, глубоко понимать механизмы превращения
органических соединений.
Основные дидактические единицы (разделы):
1. Краун-эфиры. Применение краун-эфиров.
2. Криптанды. Фуллерены
3. Супрамолекулярная химия. Циклодекстрины и каликсарены.
4. Платоновы углеводороды: кубан, додекаэдран, тетраэдран.
5. Дэндримеры. Аномальные структуры против классической теории.
6. Двойная связь и способы её искажения.
7. Соединения с топологической связью: катенаны, ротаксаны и узлы.
8. Высокие скорости и абсолютная селективность реакций Лекция
9.Дизайн инструментов для органического синтеза
10. Дизайн новых лекарственных средств и органический синтез.
11. Молекулярный дизайн в создании молекулярных машин
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основы цепных управляемых ядерных реакций, принципиальное
устройство атомного реактора.
уметь: обосновать перспективы развития атомной энергетики, ее проблемы
и возможности.
владеть: основами технологий регенерации облученного ядерного топлива и
выделение радиоактивных изотопов.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа.
Изучение дисциплины заканчивается: зачетом.
46
Аннотация дисциплины
Неорганическая химия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 18 зачетных
единиц ( 648 час.)
Целью изучения дисциплины является: получение студентами
фундаментальных основ неорганической химии и навыков их практического
применения, опираясь на которые могли бы успешно освоить при обучении в
университете материал последующих химических дисциплин, а в
дальнейшем грамотно использовать при решении своих профессиональных
задач. Полученные при изучении неорганической химии знания должны
способствовать формированию более глубокого мировоззрения студентов,
пониманию места и роли химии в современном обществе.
Задачами изучения дисциплины являются: умение студентов объяснять
общие закономерности протекания химических реакций, понимать характер
взаимосвязи между строением вещества и его химическими свойствами,
проводить расчеты основных термодинамических и кинетических
параметров, осуществлять вычисления, необходимые для определения
основных характеристик химических систем (рН,
концентрация,
произведение растворимости и т.п.). Сформировать достаточно глубокое и
целостное представление об окружающем нас мире химических элементов, о
периодичности свойств химических элементов и соединений, об общих
закономерностях изменения их химических и физических свойств.
Структура дисциплины:
Всего
зачетных
Вид учебной работы
1 семестр 2 семестр
единиц
(часов)
9 (324)
9 (324)
Общая
трудоемкость 18 (648)
Аудиторные
занятия:
10,28
(370)
5,00
(180)
5,28
(190)
дисциплины
лекции
2 (72)
1,0 (36)
1,0 (38)
практические занятия (ПЗ)
2 (72)
1,0 (36)
1,0 (38)
лабораторные работы (ЛР)
6,16 (222) 3,00 (108) 3,16 (114)
Самостоятельная работа:
5,72 (206) 3,0 (108) 2,72 (98)
изучение теоретического курса 3,22 (116) 1,50 (54) 1,5 (54)
курсовой проект (работа):
0,5 (18)
0,5 (18)
(ТО)
задачи (ДЗ)
2,0 (72)
1,5 (54) 1,22 (43)
1,0 (36)
1,0 (36)
Вид итогового контроля - экзамен
2,0 (72)
Основные дидактические единицы
47
МОДУЛЬ 1. «Закономерности протекания химических процессов»
РАЗДЕЛ 1. Энергетика химических реакций
Тема 1. Первый закон термодинамики и термохимия
Энергия, закон сохранения и превращения энергии. Первый закон
термодинамики. Теплота и работа. Тепловой эффект химической реакции.
Функции состояния системы. Внутренняя энергия, энтальпия. Размерность и
стандартные значения энтальпии. Закон Гесса и его приложения - расчет
тепловых эффектов химических реакций по теплотам образования и сгорания
веществ, составление и использование термохимических циклов. Энтальпия
атомизации. Расчет энергии связи в молекулах и энергии кристаллической
решетки в ионных кристаллах.
Тема 2. Энтропия, самопроизвольное протекание процессов
Необратимые и обратимые процессы. Энтропия, определение,
размерность. Статистическое толкование энтропии. Стандартные энтропии
веществ. Расчет и приближенная оценка изменений энтропии в химических
реакциях. Свободная энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал),
энтальпийный и энтропийный факторы процесса. Оценка возможности
протекания химических реакций в стандартных условиях с использованием
стандартных изменений энергии Гиббса или
энтальпии и энтропии
образования веществ.
Оценка возможности протекания процесса в
нестандартных условиях по изменению изобарно-изотермического
потенциала в стандартных условиях. Понятие о химическом потенциале.
РАЗДЕЛ 2. Химическая кинетика и химическое равновесие
Тема 3. Теоретические основы химической кинетики
Гомогенные и гетерогенные системы, скорость гомогенных и
гетерогенных химических реакций. Влияние концентрации на скорость
химических реакций. Порядок и молекулярность реакции. Влияние
температуры на скорость химических реакций, правило Вант-Гоффа.
Понятия об "активных молекулах" и энергии активации. Уравнение
Аррениуса для константы скорости химической реакции. Влияние
стерического фактора на скорость реакции, энтропия активации. Реакции
параллельные,
последовательные,
сопряженные,
цепные;
ионные,
молекулярные, радикальные. Разветвленные и неразветвленные цепные
48
реакции, основные стадии цепных реакций. Каталитические реакции,
элементы теории гомогенного и гетерогенного катализа.
Тема 4. Химическое равновесие и его смещение
Химическое равновесие, равновесные концентрации. Константа
химического равновесия, ее связь с изменением изобарно-изотермического
потенциала. Смещение химического равновесия, принцип Ле-Шателье.
Влияние на смещение химических равновесий изменений условий:
концентрации реагентов, температуры, давления, добавок веществ, не
участвующих в рассматриваемом процессе. Типы констант равновесия (Kc,
Kp, Kд, Kw, Kh, ПР, i).
МОДУЛЬ 2. «Растворы и основы электрохимии»
РАЗДЕЛ 3. Растворы
Тема 5. Классификация и способы выражения концентрации
Дисперсные системы, их классификация по размерам частиц, по
агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.
Грубодисперсные системы, коллоидные растворы. Истинные растворы
(газообразные, жидкие и твердые). Способы выражения концентрации
растворов (массовая доля, молярная, нормальная и моляльная концентрации,
мольная доля). Методы определения концентрации растворов.
Тема 6. Образование растворов, сольватация
Теории растворов. Процессы, протекающие при образовании растворов,
и сопровождающие их явления. Сольватация (гидратация) ионов. Понятия о
контактных, сольватноразделенных ионных парах и свободных
сольватированных ионах. Растворимость, влияние различных факторов на
растворимость веществ (природы растворителя и растворенного вещества,
температуры, давления, посторонних веществ). Кристаллогидраты.
Диаграмма состояния воды. Правило фаз Гиббса.
Тема 7. Общие свойства растворов неэлектролитов
Понижение давления насыщенного пара над раствором, понижение
температуры плавления и повышение температуры кипения раствора по
сравнению с чистым растворителем. Законы Рауля. Осмос и осмотическое
давление. Определение молекулярной массы хорошо растворимого
нелетучего вещества.
Тема 8. Теория электролитической диссоциации
Сильные и слабые электролиты. Истинные электролиты и ионогены.
Ионные пары. Константы ионизации (Кион), константы диссоциации (Кд).
49
Влияние природы растворителя и электролита на равновесия "ионоген ионные пары - сольватированные ионы". Соотношения между
экспериментальными (справочные данные) константами диссоциации (К эксп)
и Кион, Кд. Понятие о рК. Степень диссоциации. Закон разбавления
Оствальда. Растворы сильных электролитов, кажущаяся степень
диссоциации. Изотонический коэффициент и его связь со степенью
диссоциации.
Тема 9. Активность ионов, рН, произведение растворимости
Активность и коэффициент активности нейтральной частицы или иона.
Ионная сила растворов, расчет коэффициентов активности в водных
растворах. Константа ионизации воды, ионное произведение воды, рН
раствора. Расчет рН в растворах сильных и слабых оснований или кислот, в
растворах солей. Определение рН с помощью индикаторов и рН-метра. Типы
буферных растворов и механизм их действия. Произведение растворимости
(ПР). Расчет растворимости веществ из данных по ПР. Влияние одноименных
ионов и рН на растворимость малорастворимых веществ. Солевой эффект.
Тема 10. Гидролиз солей, теории кислот и оснований
Классификация солей по отношению к гидролизу. Константа и степень
гидролиза. Влияние различных факторов на гидролиз солей. Теории кислот
и оснований. Кислоты и основания с точки зрения теории электролитической
диссоциации. Протонная теория: определение кислоты и основания,
сопряженные пары, протолитическое равновесие. Константа автопротолиза.
Электронная теория Льюиса: определение кислот и оснований.
РАЗДЕЛ 4. Окислительно-восстановительные процессы
Тема 11. Уравнения окислительно-восстановительных реакций
Степень окисления, окисление и восстановление. Типы окислительновосстановительных реакций. Важнейшие окислители и восстановители.
Методы подбора стехиометрических коэффициентов в окислительновосстановительных реакциях - электронный и ионно-электронный баланс.
Тема 12. Основы электрохимии
Электрохимия. Возникновение двойного электрического слоя (ДЭС) на
границе раздела фаз "металл - раствор соли металла". Электроды:
металлические, газовые и окислительно-восстановительные. Уравнение
Нернста. Работа гальванического элемента, элемент Даниэля-Якоби и
концентрационные элементы. Водородный электрод и стандартные
электродные потенциалы. Направление протекания окислительновосстановительных реакций в растворах. Ряд напряжений. Электролиз
50
расплавов и водных растворов электролитов, последовательность разрядки
ионов
на
электродах.
Типы
коррозии
металлов.
Механизм
электрохимической коррозии. Способы борьбы с коррозией, катодная и
анодная защита.
МОДУЛЬ 3. «Строение атома и химическая связь, координационные
соединения»
РАЗДЕЛ 5. Строение атома и Периодический закон
Тема 13. Строение атома
Понятия о нуклонах, кварках и ядерных силах. Планетарная модель
атома Резерфорда. Квантование энергии, уравнение Планка. Волновые
свойства микрочастиц, уравнение Де-Бройля. Принцип неопределенности.
Волновая функция, орбиталь. Волновое уравнение Шредингера. Квантовые
числа, электронные уровни, подуровни и орбитали. Емкость и порядок
заполнения электронных подуровней в атоме. Принцип Паули. Правила
Гунда и Клечковского. Полярные диаграммы атомных орбиталей.
Тема 14. Периодический закон Д.И.Менделеева
Способы изображения периодической системы (с длинными и
короткими периодами). Периоды и группы. s-, p-, d-, f-элементы. Краткая
характеристика элемента по его электронной конфигурации и положению в
периодической системе. Электронные аналоги. Периодичность в изменении
химических свойств элементов и их соединений. Изменение по периодам и
группам
потенциала
ионизации,
сродства
к
электрону,
электроотрицательности, атомных и ионных радиусов.
РАЗДЕЛ 6. Химическая связь и строение вещества
Тема 15. Химическая связь, электронная структура молекул
Химическая связь, ее основные типы: ионная, ковалентная,
металлическая, водородная.
Метод валентных связей. Насыщенность химической связи и
валентность элементов. Полярность связи. Длина и энергия связи.
Гибридизация орбиталей. Направленность химической связи. Влияние
неподеленной электронной пары центрального атома на валентные углы.
51
Образование молекул с кратными
локализованных электронных пар.
связями
(С2Н4,
С2Н2).
Модель
Тема 16. Метод молекулярных орбиталей
Основные положения МО ЛКАО. Связывающие и разрыхляющие
орбитали. Образование, устойчивость и магнитные свойства гомоядерных
молекул и молекулярных ионов (О2-, О22- и т.п.) первого и второго периодов.
Порядок связи. Принцип изоэлектронности. Гетероядерные двухатомные
молекулы элементов I-II периодов таблицы Д.И.Менделеева. Несвязывающие
МО. Особенности связывающих и разрыхляющих МО в гетероядерных
молекулах. Понятия об электронно-дефицитных и орбитально-дефицитных
(гипервалентных) связях.
Тема 17. Строение вещества
Межмолекулярное взаимодействие. Агрегатные состояния. Типы
взаимодействий в растворах. Кристаллическое и аморфное состояние.
Элементарная ячейка. Ионные кристаллы. Связь в кристаллических
металлах. Свойства веществ с ионной, атомной, молекулярной решетками.
Понятие о зонной теории твердого тела. Представления о плотнейших
упаковках шаров и координационном числе атома или иона.
РАЗДЕЛ 7. Координационные соединения
Тема 18. Основные понятия химии координационных соединений
Комплексообразователь, лиганд, внутренняя и внешняя сферы
комплекса, координационное число центрального атома, дентатность
лиганда. Типы комплексных соединений (катионные, нейтральные и
анионные; моноядерные и полиядерные; гомоядерные и гетероядерные).
Номенклатура и изомерия комплексных соединений. Диссоциация
комплексных соединений в растворах. Общие и ступенчатые константы
устойчивости комплексов, константы нестойкости. Инертные и лабильные
комплексы. Метод валентных связей для комплексных соединений. Основы
теории кристаллического поля, расщепление d-орбиталей в октаэдрическом
поле.
МОДУЛЬ 4. « Количественные характеристики в химии элементов»
РАЗДЕЛ 8. Кислотно-основные, окислительно-восстановительные,
комплексообразующие свойства элементов и их соединений
52
Тема 19. Константы устойчивости комплексов, диссоциации кислот и
оснований
Константы устойчивости комплексов, размерность, условия сравнения.
Сильные и слабые комплексы. Кислоты и основания Льюиса. Концепция
жестких и мягких кислот и оснований (ЖМКО) и ее использование для
прогнозирования устойчивости комплексов. Ионный потенциал. Изменение
«жесткости» в группах Периодической системы элементов. Сильные и
слабые кислоты, константы диссоциации. Количественное сопоставление
силы неорганических кислот, основных свойств гидроксидов. Эмпирические
правила Полинга.
Тема 20. Термодинамическая устойчивость различных степеней
окисления элементов
Использование
стандартных
электродных
потенциалов
для
установления направления окислительно-восстановительных реакций при
стандартных условиях. Ряды Латимера. Вольт-эквивалент. Диаграммы
Фроста для нахождения относительной термодинамической устойчивости
различных степеней окисления, способности к диспропорционированию или
сопропорционированию.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Систематическое изложение химии элементов и их соединений
включает общую характеристику группы, основные сырьевые источники
соединений элементов, способы их переработки и лабораторные способы
получения
Затем рассматриваются типы соединений по степеням окисления, их
получение, строение. Надо выделить три важных свойства соединений:
- кислотно-основные
- окислительно-восстановительные
- способность к комплексообразованию
они рассматриваются из следующих термодинамических данных:
- константы кислотной и основной диссоциации
- стандартные электродные потенциалы полуреакций в виде диаграмм
Латимера
- константы образования комплексов
53
МОДУЛЬ 5. « Химия s и р-элементов»
Раздел 9. Водород и р-элементы IV-VII групп
Тема 21. Водород и галогены
Особенности положения водорода в Периодической системе. Изотопы.
Степени окисления, типы соединений, их окислительно-восстановительные
свойства, способность к комплексообразованию. Свойства атомарного и
молекулярного водорода.
Галогены. Степени окисления. Диспропорционирование галогенов.
Сопоставление
окислительной
способности.
Галогеноводороды
и
галогеноводородные кислоты. Особенности HF. Галогениды металлов и
неметаллов, их взаимодействие с водой. Оксиды галогенов. Кислородные
кислоты и их соли. Термодинамика окислительно-восстановительных
процессов при рН=0 и рН=14 на примере хлора. Межгалогенные соединения.
Поликатионы и полианионы галогенов.
Тема 22. Кислород и сера. Подгруппа селена
Аллотропия кислорода. Вода, оксиды. Пероксиды, надпероксиды.
Озониды. Фторид кислорода. Обратимое связывание кислорода
гемоглобином.
Сера, селен, теллур, полоний (Э). Кристаллические модификации.
Взаимодействие с кислородом, активными металлами и кислотамиокислителями. Сравнение кислотных свойств соединений Н2Э, Н2ЭО3 и
Н2ЭО4.
Окислительно-восстановительные
свойства соединений
Э.
Соединения серы: сероводород, сульфиды, сульфаны, полисульфиды, оксид
серы(IV), сернистая кислота, сульфиты. Гидросульфиты. Таутомерия
гидросульфит-иона. Оксид серы(VI), серная кислота, сульфаты,
полисульфаты. Сравнение окислительных свойств серной и селеновой
кислоты. Действие разбавленной и концентрированной серной кислоты на
металлы. Тиосерная, дитионовая, политионовые кислоты и их соли.
Тема 23. Азот и фосфор. Подгруппа мышьяка
Инертность азота и проблема его связывания. Водородные соединения:
аммиак, гидразин, гидроксиламин, азотоводородная кислота. Их кислотноосновные свойства и способность к комплексообразованию. Самоионизация
аммиака и гидразина. Примеры окислительно-восстановительных реакций.
Кислородные соединения: оксиды, кислоты, соли. Диаграммы Фроста в
кислой и щелочной средах. Азотистая и азотная кислоты. Промышленное
получение HNO3. Отношение нитратов различных металлов к нагреванию.
Фосфор, мышьяк, сурьма, висмут (Э). Аллотропия фосфора.
Соединения Э0 с металлами, водородом и растворами щелочей.
Гипофосфористая кислота и гипофосфиты. Соединения Э3+: оксиды, гидраты
оксидов, соли. Окислительно-восстановительные свойства. Соединения Э5+:
оксиды, кислоты, соли. Полифосфорные кислоты, соли. Сравнение
54
окислительно-восстановительных свойств соединений.
Тема 24. Углерод, кремний. Подгруппа германия
Аллотропия углерода. Изотопы. Соединения включения графита.
Карбиды ионные (метаниды и ацетилениды) и ковалентные. Оксид
углерода(II), его восстановительные и лигандные свойства. Карбонилы.
Диоксид углерода. Угольная кислота и ее соли. Пероксокарбонаты.
Галогениды и оксогалогениды. Соединения с серой (сероуглерод, тиосоли.
тиокислоты). Соединения с азотом: циановодородная кислота и ее свойства
(кислотные, восстановительные, способность к комплексообразованию с
металлами); родановодородная кислоты и ее соли; дициан (получение).
Кремний. Взаимодействие с растворами щелочей и смесью кислот HF +
HNO3. Силициды и силаны. Галогениды, их гидролиз. Диоксид кремния,
кремневые кислоты. Силикаты.
Германий, олово, свинец. Диаграммы окислительно-восстановительных
свойств. Взаимодействие металлов с растворами кислот и щелочей.
Соединения с активными металлами и водородом. Соединения Э4+: оксиды,
гидраты оксидов, соли. - и -оловянные кислоты. Свинцовый сурик.
Соединения Э2+: оксиды, гидраты оксидов, соли. Сульфиды. Тиосоли.
РАЗДЕЛ 10. Химия р-элементов I-III групп
Тема 25. Бор и алюминий. Подгруппа галлия
Бор.
Диаграммы
окислительно-восстановительных
свойств.
Взаимодействие с кислородом, галогенами. Азотом, водородом. Водяным
паром, растворами кислот и оснований. Бориды и бораны. Галогениды,
гидролиз. Нитрид бора, боразол. Оксид, борная кислота, бораты,
тетрабораты.
Окислительно-восстановительные
свойства
Al,
Ga,
In,
Tl.
Взаимодействие металлов с кислородом, серой. Галогенами. Азотом,
растворами кислот и щелочей. Алюмотермия. Отличие Tl от электронных
аналогов. Сравнение устойчивости соединений Э3+
и Э+. Сравнение
кислотно-основных свойств Э(ОН)3. Сходство соединений Tl+ , Ag+ и ионов
щелочных металлов. Комплексные соединения элементов III группы.
Тема 26. Щелочные и щелочноземельные металлы
Взаимодействие щелочных металлов с водой, хлором, водородом,
азотом, серой. Отличие свойств лития от других щелочных металлов.
Продукты горения металлов на воздухе. Оксиды, гидроксиды, соли.
Взаимодействие щелочноземельных металлов с кислородом, водородом,
галогенами, серой, азотом, углеродом, водой, растворами кислот. Особое
поведение Be и Mg. Сравнение кислотно-основных свойств гидроксидов.
Соли. Важные радиоактивные изотопы 226Ra и 90Sr.
Тема 27. Элементы VIII группы
Инертные газы. Нахождение в природе и особенности получения.
Клатраты. Фториды ксенона. Кислородные соединения ксенона.
МОДУЛЬ 6. «Химия d и f-элементов»
55
РАЗДЕЛ 11. Химия d-элементов
Тема 28. Координационные соединения d-элементов
Комплексные соединения d-элементов. Реакции замещения лигандов.
Координационные числа. Степени окисления. Теория кристаллического
поля. Расщепление d-орбиталей в октаэдрическом, тетраэдрическом,
квадратном поле лигандов. Параметр расщепления и окраска комплексов.
Магнитные свойства. Низкоспиновые и высокоспиновые комплексы.
Спектрохимический ряд лигандов. Описание комплексов в рамках МО
ЛКАО.
Тема 29. d-элементы I-II групп
Медь, серебро, золото. Степени окисления. Взаимодействие металлов с
кислородом, галогенами, серой, растворами цианидов, кислот-окислителей.
Соединения Cu+ и Cu+: оксиды, соли, комплексы. Примеры соединений Cu3+
и Cu4+. Диспропорционирование Cu+ в водных растворах. Соединения Ag+:
оксид, соли, комплексы. Окислительные свойства соединений Ag2+ и Ag3+.
Соединения Au+: соли, диспропорционирование, комплексы. Соединения
Au3+: соли, оксид, гидроксид, комплексы.
Цинк, кадмий, ртуть. Взаимодействие металлов с растворами кислот и
щелочей. Сравнение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов.
Соли. Сравнение устойчивости их галогенидных комплексов. Амальгамы.
Соединения Hg2+: оксид, соли (сильные и слабые электролиты в воде),
комплексы. Диспропорционирование солей Hg22+. Смещение равновесия
диспропорционирования добавлением различных реагентов.
Тема 30. d-элементы III-IV групп
Скандий, иттрий и лантан. Особенности химии скандия.
Редкоземельные элементы (РЗЭ). Взаимодействие металлов с кислородом,
хлором, азотом. Оксиды. Гидроксиды, соли. Сравнение свойств.
Титан, цирконий, гафний. Сравнение окислительно-восстановительных
свойств на основе диаграмм Латимера. Взаимодействие металлов с
растворами кислот и щелочей. Отличие соединений Ti от Zr и Hf. Реакции
соединений Ti2+ и Ti3+. Соединения Э4+: оксиды, - и -формы кислот.
Галогениды, их гидролиз. Соли оксокатионов. Галогенидные комплексы.
Пероксосоединения.
Тема 31 d-элементы V-VI групп
Ванадий, ниобий, тантал. Сравнение свойств соединений Э5+ на основе
диаграмм Фроста. Отношение V0 к HF и HNO3. Взаимодействие Nb и Ta со
смесью HF+HNO3 и расплавами щелочей. Кислотно-основные свойства
оксидов и гидратов оксидов Э5+. Ванадаты, ниобаты, танталаты. Соли оксо- и
диоксованадия. Другие степени окисления V (2+, 3+, 4+), оксиды, соли.
Хром, молибден, вольфрам. Сравнение устойчивости различных
степеней окисления на основании диаграмм Фроста. Взаимодействие
металлов с кислотами. Окислительная щелочная плавка. Сравнение свойств
56
оксидов, кислот, солей в высшей степени окисления элементов. Соединения
Cr (2+, 3+, 4+, 6+). Оксиды и гидраты оксидов, их кислотно-основные
свойства. Соли, хромовые квасцы. Комплексные соединения и окислительновосстановительные свойства Cr3+. Пероксосоединения Cr6+. Изополикислоты
Cr6+, их соли. Примеры соединений изо- и гетерополикислот Mo6+ и W6+.
Галогениды и оксогалогениды Cr6+, Mo6+ и W6+. Необычные степени
окисления хрома.
Тема 32. d-элементы VII
Марганец, технеций, рений. Сравнение устойчивости соединений в
разных степенях окисления на основе диаграмм окислительновосстановительных свойств. Отношение металлов к растворам кислот и
щелочей. Отличие Мn от аналогов. Сопоставление свойств оксидов, кислот,
солей для Э7+. Получение соединений Tc, Re в степени окисления 7+ и 4+.
Соединения Mn (2+, 3+, 4+, 6+): оксиды, гидроксиды, соли.
Диспропорционирование Mn3+ и Mn6+. Получение марганца из природного
MnO2. Примеры необычных степеней окисления Mn, Tc, Re.
Тема 33. d-элементы VIII групп
Триада
железа
(Fe,
Co,
Ni).
Диаграммы
окислительновосстановительных свойств. Пирофорные свойства. Ферромагнетизм.
Отношение металлов к воде, кислороду, растворам кислот и щелочей.
Соединения Э2+: оксиды, гидроксиды, соли, комплексы. Отношение к
кислороду воздуха в кислой и щелочной средах. Соединения Э3+: оксиды,
гидроксиды, соли, комплексные соединения. Моноядерные и полиядерные
карбонилы. Правило Сиджвика. Металлоцены. Соединения Fe6+ и Fe8+,
получение окислительные свойства.
Платиновые металлы. Отношение металлов к кислотам, смесям кислот,
к окислительной щелочной плавке. Взаимодействие мелкодисперсных
порошков («чернь») с кислородом, серой, галогенами. Способность Pt и Pd
поглощать водород. RuO4 и OsO4: получение, кислотно-основные свойства,
взаимодействие с растворами соляной кислоты и щелочи. Примеры
соединений Ru6+и Os6+. Соединения Э4+: оксиды ЭО2 (Э=Ru, Os, Ir, Pt).
Примеры бинарных соединений и комплексных хлоридов Rh3+, Ir3+, Pd2+ и
Pt2+.
Раздел 12. Химия f-элементов
Тема 34. Химия лантаноидов и актиноидов (4f- и 5f-элементов)
Особенности свойств лантаноидов (Ln), связанные с эффектом
лантаноидного сжатия. Соединения Ln3+: оксиды, гидроксиды, соли. Другие
степени окисления. Примеры восстановительных свойств Sm2+, Eu2+ и
окислительных свойств Ce4+, Pr4+.
Актиноиды (An). Cравнение с лантаноидами и d-элементами. Наиболее
устойчивые степени окисления. Диаграммы окислительно57
восстановительных свойств. Краткая характеристика соединений An4+ (Th,
U), An5+ (Pa), An6+ (U, Np, Pu) и An6+ (Np, Pu). Сверхтяжелые элементы.
Студенты по окончании курса должны
знать: фундаментальные теоретические основы неорганической химии;
уметь: составлять уравнения реакций обмена, окисления - восстановления и
комплексообразования, решать задачи по определению концентрации
растворов, термодинамических и кинетических параметров химических
систем, объяснять и прогнозировать периодичность изменения свойств
веществ с точки зрения теории строения атома, знать и уметь объяснить
основные закономерности изменения химических и физических свойств
химических элементов и их соединений в зависимости от положения
элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева.
владеть: знаниями о важнейших теоретических и практических аспектах,
используемых в общей и неорганической химии для описания химических
процессов, навыками проведения химического эксперимента.
Виды учебной работы:
самостоятельная работа.
лекции, практические и лабораторные работы,
Изучение дисциплины заканчивается:
экзаменами в 1 и 2 семестрах.
58
зачетами в 1 и
2 семестрах,
Аннотация дисциплины
Аналитическая химия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 18 зачетных
единиц ( 648 час.)
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является фундаментальная подготовка
бакалавров по химии в области качественного и количественного
химического анализа, физических и физико-химических методов анализа.
Курс аналитической химии должен способствовать формированию
научного химического мышления, умения приобретать новые знания с
использованием современных научных методов, умения решать проблемы,
имеющие естественнонаучное содержание.
Задачами изучения дисциплины являются теоретическое и
практическое освоение на базе дисциплин циклов ЕН (математика, физика)
и ОПД (общая и неорганическая химия) основных понятий и
закономерностей методов определения качественного и количественного
состава различных объектов.
Изучение дисциплины способствует:
 Пониманию роли аналитической химии в системе наук.
 Формированию знания метрологических основ химического анализа;
типов реакций и процессов, лежащих в основе методов
аналитической химии, основных методов анализа, особенностей
анализа в зависимости от объекта исследования.
 Приобретению специальных знаний по методологии выбора методов
анализа.
 Развитии. навыков выполнения химического эксперимента.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы
Всего
зачетных
Вид учебной работы
единиц
(часов)
(648)
Общая трудоемкость дисциплины 18
Аудиторные занятия:
10 (360)
лекции
2 (72)
практические занятия (ПЗ)
семинарские занятия (СЗ)
2 (72)
лабораторные работы (ЛР)
6 (210)
другие виды аудиторных занятий
59
Семестр
III
IV
9 (324)
1 (36)
9
(324)
(((305)30
1,0
5 (36)
1,0 (36)
3 (108)
1,0 (36)
3 (102)
промежуточный контроль
Самостоятельная работа:
8 (288)
изучение теоретического курса 3 (112)
Курсовая работа
1 (38)
(ТО)
Реферат
1 (36)
Задачи
1 (36)
другие виды самостоятельной 1 (37)
работы (подготовка презентаций,
написание научных рецензий)
Вид итогового контроля (зачет, 1
экзамен)
4 (144)
2 (72)
4 (144)
1 (40)
1 (30)
1 (36)
0,5 (18)
0,5 (18)
0,5 (18)
0,5 (19)
Зачет,
экзамен
Зачет,
экзамен
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль I. Введение
Тема 1. «Предмет аналитической химии, ее структура»
Предмет аналитической химии, ее структура. Методологические
аспекты аналитической химии; ее место в системе наук, связь с практикой.
Значение аналитической химии в развитии естествознания, техники,
экономики. Основные аналитические проблемы: снижение предела
обнаружения; повышение точности и избирательности, экспрессности
анализа; анализ без разрушения; локальный анализ; дистанционный анализ.
Виды
анализа:
изотопный,
элементный,
структурно-групповой
(функциональный), молекулярный, вещественный, фазовый. Химические,
физические и биологические методы анализа. Макро-, микро- и
ультрамикроанализ.
Тема 2. «Метрологические основы анализа»
Основные метрологические понятия и представления: измерение,
методы и средства измерений, метрологические требования к результатам
измерений, основные принципы и способы обеспечения достоверности
результатов измерений, погрешности. Основные стадии химического
анализа. Выбор метода анализа и составление схем анализа. Абсолютные
(безэталонные) и относительные методы анализа. Аналитический сигнал и
помехи. Объем информации в аналитическом сигнале. Способы определения
содержания по данным аналитических измерений.
Основные характеристики метода анализа: правильность и
воспроизводимость, коэффициент чувствительности, предел обнаружения,
нижняя и верхняя границы определяемых содержаний. Классификация
погрешностей анализа. Систематические и случайные погрешности.
Погрешности отдельных стадий химического анализа. Способы оценки
правильности: использование стандартных образцов, метод добавок, метод
варьирования навесок, сопоставление с другими методами. Стандартные
образцы, их изготовление, аттестация и использование. Статистическая
обработка результатов измерений. Закон нормального распределения
случайных ошибок, t- и F-распределения. Среднее, дисперсия, стандартное
60
отклонение. Проверка гипотезы нормальности, гипотезы однородности
результатов измерений. Способы оценки правильности. Стандартные
образцы. Сравнение дисперсии и средних двух методов анализа.
Регрессионный анализ. Использование метода наименьших квадратов для
построения градуировочных графиков.
Требования к метрологической оценке в зависимости от объекта и цели
анализа. Способы повышения воспроизводимости и правильности анализа.
Организация и методология метрологического обеспечения деятельности
аналитической службы. Аккредитация аналитических лабораторий. Поверка
аппаратуры, аттестация нестандартных средств измерений и методик
анализа.
Тема 3. «Теория и практика пробоотбора и пробоподготовки»
Представительность пробы; взаимосвязь с объектом и методом анализа.
Факторы, обусловливающие размер и способ отбора представительной
пробы. Отбор проб гомогенного и гетерогенного состава. Способы
получения средней пробы твердых, жидких и газообразных веществ;
устройства и приемы, используемые при этом; первичная обработка и
хранение проб; дозирующие устройства. Основные способы перевода пробы
в форму, необходимую для данного вида анализа: растворение в различных
средах; спекание, сплавление, разложение под действием высоких
температур, давления, высокочастотного разряда; комбинирование
различных приемов; особенности разложения органических соединений.
Способы устранения и учета загрязнений и потерь компонентов при
пробоподготовке.
Модуль II. Типы реакций и процессов в аналитической химии
Тема 4. «Основные типы химических реакций в аналитической
химии»
Основные типы химических реакций в аналитической химии: кислотноосновные,
комплексообразования,
окисления-восстановления.
Используемые процессы: осаждение-растворение, экстракция, сорбция.
Константы равновесия реакций и процессов. Состояние веществ в
идеальных и реальных системах. Структура растворителей и раствора.
Сольватация, ионизация, диссоциация. Поведение электролитов и
неэлектролитов в растворах. Теория Дебая-Хюккеля. Коэффициенты
активности. Концентрационные константы. Описание сложных равновесий.
Общая и равновесная концентрации. Условные константы.
4.1. Кислотно-основные реакции. Современные представления о
кислотах и основаниях. Теория Бренстеда-Лоури. Равновесие в системе
кислота - сопряженное основание и растворитель. Константы кислотности и
основности. Кислотные и основные свойства растворителей. Константа
автопротолиза. Влияние природы растворителя на силу кислоты и основания.
Нивелирующий и дифференцирующий эффект растворителя.
Кислотно-основное равновесие в многокомпонентных системах. Буферные
растворы и их свойства. Буферная емкость. Вычисления рН растворов
61
незаряженных и заряженных кислот и оснований, многоосновных кислот и
оснований, смеси кислот и оснований.
4.2. Реакции комплексообразования. Типы комплексных соединений,
используемых в аналитической химии. Классификация комплексных
соединений по характеру взаимодействия металл-лиганд, по однородности
лиганда и центрального иона (комплексообразователя). Свойства
комплексных соединений, имеющие аналитическое значение: устойчивость,
растворимость, окраска, летучесть.
Ступенчатое комплексообразование. Количественные характеристики
комплексных соединений: константы устойчивости (ступенчатые и общие),
функция
образования
(среднее
лигандное
число),
функция
закомплексованности, степень образования комплекса. Факторы, влияющие
на комплексообразование: строение центрального атома и лиганда,
концентрация компонентов, рН, ионная сила раствора, температура.
Термодинамическая и кинетическая устойчивость комплексных соединений.
Влияние комплексообразования на растворимость соединений,
кислотно-основное равновесие, окислительно-восстановительный потенциал
систем, стабилизацию различных степеней окисления элементов. Способы
повышения чувствительности и избирательности анализа с использованием
комплексных соединений.
Теоретические основы взаимодействия органических реагентов с
неорганическими
ионами.
Влияние
их
природы,
расположения
функционально-аналитические групп, стереохимии молекул реагента на его
взаимодействие
с
неорганическими
ионами.
Теория
аналогий
взаимодействия ионов металлов с неорганическими реагентами типа H2O,
NH3 и H2S и кислород-, азот-, серосодержащими органическими реагентами.
Основные типы соединений, образуемых с участием органических реагентов.
Хелаты, внутрикомплексные соединения. Факторы, определяющие
устойчивость хелатов Важнейшие органические реагенты, применяемые в
анализе для разделения, обнаружения, определения ионов металлов, для
маскирования и демаскирования. Органические реагенты для органического
анализа. Возможности использования комплексных соединений и
органических реагентов в различных методах анализа.
4.3.
Окислительно-восстановительные
реакции.
Электродный
потенциал. Уравнение Нернста. Стандартный и формальный потенциалы.
Связь константы равновесия со стандартными потенциалами. Направление
реакции окисления и восстановления. Факторы, влияющие на направление
окислительно-восстановительных
реакций.
Понятие о
смешанных
потенциалах. Механизмы окислительно-восстановительных реакций.
Основные
неорганические
и
органические
окислители
и
восстановители, применяемые в анализе. Методы предварительного
окисления и восстановления определяемого элемента.
4.4. Процессы осаждения и соосаждения. Равновесие в системе раствор
- осадок. Осадки и их свойства. Схема образования осадка. Кристаллические
и аморфные осадки. Зависимость структуры осадка от его индивидуальных
62
свойств и условий осаждения. Зависимость формы осадка от скорости
образования и роста первичных частиц. Факторы, влияющие на
растворимость осадков: температура, ионная сила, действие одноименного
иона,
реакции
протонизации,
комплексообразования,
окислениявосстановления, структура и размер частиц. Условия получения
кристаллических осадков. Гомогенное осаждение. Старение осадка. Причины
загрязнения осадка. Классификация различных видов соосаждения.
Положительное и отрицательное значение явления соосаждения в анализе.
Особенности образования коллоидно-дисперсных систем. Использование
коллоидных систем в химическом анализе.
Модуль III. Методы обнаружения и идентификации
Тема 5. «Методы обнаружения и идентификации» 0,2 (8 часов)
Задачи и выбор метода обнаружения и идентификации атомов, ионов и
химических соединений. Дробный и систематический анализ. Физические
методы обнаружения и идентификации неорганических и органических
веществ. Микрокристаллоскопический анализ, пирохимический анализ
(окрашивание пламени, возгонка, образование перлов). Капельный анализ.
Анализ растиранием порошков. Хроматографические методы качественного
анализа. Экспрессный качественный анализ в заводских и полевых условиях.
Примеры практического применения методов обнаружения.
Модуль IV. Методы выделения, разделения и концентрирования
Тема 6. «Методы выделения, разделения и концентрирования» 0,1 (4
часа)
Основные методы разделения и концентрирования, их роль в
химическом анализе, выбор и оценка. Сочетание методов разделения и
концентрирования с методами определения; гибридные методы.
Одноступенчатые и многоступенчатые процессы разделения. Константы
распределения. Коэффициент распределения. Степень извлечения. Фактор
разделения. Коэффициент концентрирования.
6.1. Методы экстракции. Теоретические основы методов. Закон
распределения. Классификация экстракционных процессов. Скорость
экстракции. Типы экстракционных систем. Условия экстракции
неорганических и органических соединений. Реэкстракция. Природа и
характеристика экстрагентов. Разделение и концентрирование элементов
методом экстракции. Основные органические реагенты, используемые для
разделения элементов методом экстракции. Селективное разделение
элементов методом подбора органических растворителей, изменение рН
водной фазы, маскирования и демаскирования.
6.2. Методы осаждения и соосаждения. Применение неорганических и
органических реагентов для осаждения. Способы разделения осаждением
либо растворением при различных значениях рН, за счет образования
комплексных соединений и применения окислительно-восстановительных
реакций. Групповые реагенты и предъявляемые к ним требования.
Характеристики
малорастворимых
соединений,
наиболее
часто
63
используемых в анализе. Концентрирование микроэлементов соосаждением
на неорганических и органических носителях (коллекторах).
6.3. Другие методы. Электрохимические методы. Отгонка
(дистилляция, возгонка). Зонная плавка.
Тема 7. Хроматографические методы анализа 0,2 (6 часов)
7.1. Определение хроматографии. Понятие о подвижной и
неподвижной фазах. Классификация методов по агрегатному состоянию
подвижной и неподвижной фаз, по механизму разделения, по технике
выполнения.
Способы
получения
хроматограмм
(фронтальный,
вытеснительный, элюентный). Основные параметры хроматограммы.
Основное уравнение хроматографии. Селективность и эффективность
хроматографического
разделения.
Теория
теоретических
тарелок.
Кинетическая
теория.
Разрешение
как
фактор
оптимизации
хроматографического
процесса.
Качественный
и
количественный
хроматографический анализ.
7.2. Газовая хроматография. Газо-адсорбционная (газо-твердофазная) и
газо-жидкостная хроматография. Сорбенты и носители, требования к ним.
Механизм разделения. Схема газового хроматографа. Колонки. Детекторы,
их чувствительность и селективность. Области применения газовой
хроматографии.
7.3. Жидкостная хроматография. Виды жидкостной хроматографии.
Преимущества высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
Схема жидкостного хроматографа. Насосы, колонки. Основные типы
детекторов, их чувствительность и селективность.
7.3.1. Адсорбционная жидкостная хроматография. Нормально-фазовый
и обращенно-фазовый варианты. Полярные и неполярные неподвижные фазы
и принципы их выбора. Модифицированные силикагели как сорбенты.
Подвижные фазы и принципы их выбора. Области применения
адсорбционной жидкостной хроматографии.
7.4. Ионообменная хроматография. Строение и физико-химические
свойства ионообменников. Ионообменное равновесие. Селективность
ионного обмена и факторы его определяющие. Области применения
ионообменной хроматографии. Ионная хроматография как вариант
высокоэффективной ионообменной хроматографии. Особенности строения и
свойства сорбентов для ионной хроматографии. Одноколоночная и
двухколоночная ионная хроматография, их преимущества и недостатки.
Ионохроматографическое определение катионов и анионов. Ион-парная и
лигандообменная хроматография. Общие принципы. Подвижные и
неподвижные фазы. Области применения.
7.5. Эксклюзионная хроматография. Общие принципы метода.
Подвижные и неподвижные фазы. Особенности механизма разделения.
Определяемые вещества и области применения метода.
7.6. Плоскостная хроматография. Общие принципы разделения.
Способы получения плоскостных хроматограмм. Реагенты для их
проявления. Бумажная хроматография. Механизмы разделения. Подвижные
64
фазы. Преимущества и недостатки. Тонкослойная хроматография.
Механизмы разделения. Сорбенты и подвижные фазы. Области применения.
Модуль V. Химические методы анализа
Тема 8. «Химические методы анализа»
8.1. Гравиметрический метод анализа. Сущность гравиметрического
анализа, преимущества и недостатки метода. Прямые и косвенные методы
определения. Важнейшие органические и неорганические осадители.
Погрешности в гравиметрическом анализе. Общая схема определений.
Требования к осаждаемой и гравиметрической формам. Изменения состава
осадка при высушивании и прокаливании. Термогравиметрический анализ.
Аналитические весы. Чувствительность весов и ее математическое
выражение. Факторы, влияющие на точность взвешивания. Техника
взвешивания.
Примеры практического применения гравиметрического метода
анализа.
8.2. Титриметрические методы анализа. Методы титриметрического
анализа. Классификация. Требования, предъявляемые к реакции в
титриметрическом анализе. Виды титриметрических определений. Способы
выражения концентраций растворов в титриметрии. Эквивалент, молярная
масса эквивалента, молярная концентрация. Первичные и вторичные
стандарты. Фиксаналы. Виды кривых титрования. Факторы. влияющие на
характер кривых титрования и величину скачка титрования в различных
методах. Точка эквивалентности. Способы определения конечной точки
титрования в различных методах.
8.3. Кислотно-основное титрование. Построение кривых титрования.
Влияние величины констант кислотности или основности, концентрации
кислот или оснований, температуры на характер кривых титрования.
Кислотно-основное титрование в неводных средах. Кислотно-основные
индикаторы. Погрешности титрования при определении сильных и слабых
кислот и оснований, многоосновных кислот и оснований.
8.4. Окислительно-восстановительное титрование. Построение кривых
титрования. Влияние концентрации ионов водорода, комплексообразования,
ионной силы раствора на характер кривых титрования. Способы определения
конечной точки титрования. Погрешности титрования.
Методы
окислительно-восстановительного
титрования.
Перманганатометрия. Определение железа(II), марганца(II), оксалатов,
пероксида водорода, нитритов.
Иодометрия и иодиметрия. Система иод-иодид как окислитель или
восстановитель. Броматометрия, цериметрия, ванадатометрия, титанометрия,
хромометрия. Первичные и вторичные стандарты. Используемые
индикаторы. Определение неорганических и органических соединений.
8.5. Осадительное титрование. Построение кривых титрования.
Способы определения конечной точки титрования; индикаторы.
Погрешности титрования. Примеры практического применения.
65
8.6.
Комплексометрическое
титрование.
Неорганические
и
органические
титранты
в
комплексометрии.
Использование
аминополикарбоновых кислот в комплексонометрии. Построение кривых
титрования. Металлохромные индикаторы и требования, предъявляемые к
ним. Важнейшие универсальные и специфические металлохромные
индикаторы. Способы комплексонометрического титрования: прямое,
обратное, косвенное. Селективность титрования и способы ее повышения.
Погрешности титрования.
Примеры практического применения. Определение кальция, магния, железа,
алюминия, меди, цинка в растворах чистых солей и при совместном
присутствии.
8.7.Другие титриметрические методы анализа. Термометрическое,
радиометрическое титрование. Сущность методов.
8.8. Кинетические методы анализа.
Сущность методов.
Каталитический и некаталитический варианты кинетических методов; их
чувствительность и селективность. Типы используемых каталитических и
некаталитических реакций: окисления-восстановления, обмена лигандов в
комплексах, превращения органических соединений, фотохимические и
ферментативные реакции. Способы определения концентрации по данным
кинетических измерений.
Модуль VI. Электрохимические методы анализа
Тема 9. Физико-химические и физические методы анализа.
Электрохимические методы анализа
9.1. Электрохимические методы анализа. Общая характеристика
методов. Классификация. Электрохимические ячейки. Индикаторный
электрод и электрод сравнения. Равновесные и неравновесные
электрохимические системы. Явления, возникающие при протекании тока
(омическое падение напряжения, концентрационная и кинетическая
поляризация). Поляризационные кривые и их использование в различных
электрохимических методах.
9.1.1. Потенциометрия . Прямая потенциометрия. Измерение
потенциала. Обратимые и необратимые окислительно-восстановительные
системы.
Индикаторные
электроды.
Ионометрия.
Классификация
ионоселективных электродов. Характеристики ионоселективных электродов:
электродная функция, коэффициент селективности, время отклика.
Потенциометрическое титрование. Изменение электродного потенциала в
процессе титрования. Способы обнаружения конечной точки титрования в
реакциях:
кислотно-основных,
комплексообразования,
окислениявосстановления; процессах осаждения.
9.2. Кулонометрия. Теоретические основы метода. Закон Фарадея.
Способы определения количества электричества. Прямая кулонометрия и
кулонометрическое титрование. Кулонометрия при постоянном токе и
постоянном
потенциале.
Внешняя
и
внутренняя
генерация
кулонометрического
титранта.
Титрование
электроактивных
и
66
электронеактивных компонентов. Определение конечной точки титрования.
Преимущества и ограничения метода кулонометрического титрования по
сравнению с другими титриметрическими методами.
9.3. Вольтамперометрия. Индикаторные электроды. Классификация
вольтамперометрических
методов.
Получение
и
характеристика
вольтамперной кривой. Предельный диффузионный ток. Полярография.
Уравнение Ильковича. Уравнение полярографической волны Ильковича Гейровского. Потенциал полуволны. Идентификация и определение
неорганических и органических соединений. Современные виды
вольтамперометрии:
прямая
и
инверсионная,
переменнотоковая;
хроноамперометрия с линейной разверткой (осциллография). Преимущества
и ограничения по сравнению с классической полярографией.
Амперометрическое титрование. Сущность метода. Индикаторные
электроды. Выбор потенциала индикаторного электрода. Виды кривых
титрования.
9.4. Другие электрохимические методы анализа. Общая характеристика
электрогравиметрических методов. Электропроводность растворов и
принципы кондуктометрии. Хронопотенциометрия - вольтамперометрия при
постоянном токе. Практическое применение методов. Сравнительная
характеристика чувствительности и избирательности, областей применения
электрохимических методов.
Модуль VII. Спектроскопические методы анализа
Тема 9. Физико-химические и физические методы анализа.
Спетроскопические методы анализа
9.15. Спектроскопические методы анализа. Спектр электромагнитного
излучения. Основные типы взаимодействия вещества с излучением: эмиссия
(тепловая, люминесценция), поглощение, рассеяние. Классификация
спектроскопических
методов
по
энергии.
Классификация
спектроскопических методов на основе спектра электромагнитного
излучения:
атомная,
молекулярная,
абсорбционная,
эмиссионная
спектроскопия.
Спектры атомов. Основные и возбужденные состояния атомов,
характеристики состояний. Энергетические переходы. Правила отбора.
Законы испускания и поглощения. Вероятности электронных переходов и
времена жизни возбужденных состояний. Характеристики спектральных
линий: положение в спектре, интенсивность, полуширина.
Спектры молекул; их особенности. Схемы электронных уровней
молекулы. Представление о полной энергии молекул как суммы
электронной, колебательной и вращательной. Основные законы поглощения
электромагнитного излучения (Бугера) и закон излучения (ЛомакинаШейбе). Связь аналитического сигнала с концентрацией определяемого
соединения.
Аппаратура. Способы монохроматизации лучистой энергии.
Классификация спектральных приборов их характеристики. Приемники
67
излучения. Инструментальные помехи. Шумы и отношение сигнал-шум;
оценка минимального аналитического сигнала.
9.16. Методы атомной оптической спектроскопии.
Атомно-эмиссионный метод. Источники атомизации и возбуждения:
электрические разряды (дуговые, искровые, пониженного давления),
пламена, плазмотроны, индуктивно-связанная плазма, лазеры; их основные
характеристики. Физические и химические процессы в источниках
атомизации и возбуждения.
Спектрографический и спектрометрический методы анализа, их особенности,
области применения. Качественный и количественный анализ методом
эмиссионной спектрометрии пламени. Основная аппаратура: спектрографы,
квантометры. Пламенные фотометры и спектрофотометры. Метрологические
характеристики и аналитические возможности.
Атомно-флуоресцентный метод. Принцип метода; особенности и
применение.
Атомно-абсорбционный
метод.
Атомизаторы
(пламенные
и
непламенные). Источники излучения (лампы с полым катодом, источники
сплошного спектра, лазеры), их характеристики. Спектральные и физикохимические
помехи,
способы
их
устранения.
Метрологические
характеристики, возможности, преимущества и недостатки метода, его
сравнение с атомно-эмиссионным методом.
Примеры практического
применения атомно-эмиссионного и атомно-абсорбционного методов.
9.17. Методы атомной рентгеновской спектроскопии
Рентгеновские спектры, их особенности. Способы генерации,
монохроматизации и регистрации рентгеновского излучения. Виды
рентгеновской
спектроскопии:
рентгеноэмиссионная,
рентгеноабсорбционная,
рентгенофлуоресцентная.
Принцип
рентгеноэмиссионной спектроскопии; рентгеноспектральный микроанализ
(электронный зонд). Основы рентгенофлуоресцентной спектроскопии;
особенности и значение метода (быстрый неразрушающий многоэлементный
анализ); примеры использования.
9.18. Методы молекулярной оптической спектроскопии
9.18.1.
Молекулярная
абсорбционная
спектроскопия
(спектрофотометрия). Связь химической структуры соединения с
абсорбционным спектром. Функциональный анализ по колебательным и
электронным спектрам. Связь оптической плотности с концентрацией.
Основной закон светопоглощения. Основные причины отклонения от закона
(инструментальные и физико-химические). Понятие об истинном и
кажущемся молярном коэффициенте поглощения.
Способы получения окрашенных соединений. Фотометрические
аналитические реагенты; требования к ним. Способы определения
концентрации веществ. Измерение высоких, низких оптических плотностей
(дифференциальный
метод).
Анализ
многокомпонентных
систем.
Применение
метода
для
исследования
реакций
в
растворах
(комплексообразования,
протолитических,
процессов
агрегации),
68
сопровождающихся изменением спектров поглощения. Метрологические
характеристики и аналитические возможности. Примеры практического
применения метода.
9.18.2. Молекулярная люминесцентная спектроскопия. Классификация
видов люминесценции по источникам возбуждения (хемилюминесценция,
биолюминесценция, электролюминесценция, фотолюминесценция и др.),
механизму и длительности свечения. Флуоресценция и фосфоресценция.
Схема Яблонского. Закон Стокса-Ломмеля. Правило зеркальной симметрии
Левшина. Факторы, влияющие на интенсивность люминесценции. Тушение
люминесценции.
Спектральные
и
физико-химические
помехи.
Количественный анализ люминесцентным методом. Метрологические
характеристики и аналитические возможности метода. Сравнение
возможностей
молекулярной
абсорбционной
и
люминесцентной
спектроскопии при определении неорганических соединений. Преимущества
люминесцентной спектроскопии при идентификации и определении
органических соединений.
Модуль VIII. Анализ конкретных объектов
Тема 10. Анализ объектов
10.1. Основные объекты анализа
Объекты окружающей среды: воздух, природные и сточные воды,
атмосферные осадки, почвы, донные отложения, . Характерные особенности
и задачи их анализа.
Биологические и медицинские объекты. Аналитические задачи в этой
области. Санитарно-гигиенический контроль.
Геологические объекты. Анализ силикатов, карбонатов, железных,
никель-кобальтовых руд, полиметаллических руд.
Металлы,
сплавы
и
другие
продукты
металлургической
промышленности. Определение черных, цветных, редких, благородных
металлов и анализ их сплавов. Анализ неметаллических включений и
определение
газообразующих
примесей
в
металлах.
Контроль
металлургических производств.
Неорганические соединения. Вещества особой чистоты (в том числе
полупроводниковые
материалы,
материалы
высокотемпературной
сверхпроводимости); определение в них примесных и легирующих
микроэлементов. Послойный и локальный анализ кристаллов и пленочных
материалов.
Природные и синтетические органические вещества, полимеры. Виды
анализа таких объектов и соответствующие методы. Примеры решения задач
контроля органических производств.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: метрологические основы химического анализа, принципы
пробоотбора, типы химических реакций и процессов в аналитической химии,
основные методы качественного анализа, выделения, разделения и
69
концентрирования, выбор соответствующего метода в зависимости от
последующего анализа, основные методы количественного анализа.
уметь: реферировать научный текст, рассчитывать метрологические
характеристики, сравнивать методы анализа по точности, селективности,
чувствительности и минимально определяемому содержанию вещества;
отбирать минимальную и представительную пробу, выбирать оптимального
процесса для проведения анализа, проводить качественный химический
анализ
пробы,
маскировать
мешающие
ионы,
концентрировать
определяемый компонент и разделять смеси, определять количественный
состав классическими методами анализа, анализировать пробу с помощью
современных электрохимических методов, в том числе ионселективными
сенсорами,
определять
качественный
и
количественный
состав
современными оптическими методами, анализировать конкретные объекты
наиболее оптимальными методами.
владеть: методиками классического химического анализа и
современного физико-химического анализа, навыками работы на
электрохимических, спектроскопических приборах, пробоподготовкой
образца для различных методов анализа.
Виды учебной работы: лекции, практические и лабораторные занятия,
реферат, расчетные задачи
Изучение дисциплины заканчивается зачетом и экзаменом.
70
Аннотация дисциплины
Органическая химия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 17 зачетных
единиц ( 612 час.)
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины заключается в формировании знаний в
области строения, реакционной способности различных классов
органических соединений и формировании целостного представления о
проблемах теоретической, синтетической органической химии и основных
технологических отраслей производства органических продуктов.
Задачей изучения дисциплиныа является подготовка специалистов,
знающих и владеющих основами общей органической химии.
Дипломированный
специалист,
прослушавший
курс
данной
дисциплины, должен знать специальные вопросы органической химии,
основы стереохимии органических соединений, о механизмах реакций, о
взаимном влиянии атомов, о взаимосвязи различных классов органических
соединений, о природных источниках органических соединений и их
переработке, об основных технологических процессах органического
синтеза.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
семинарские занятия (СЗ)
лабораторные работы (ЛР)
контрольная неделя (КН)
входной контроль (ВК)
промежуточный контроль (ПК)
Объем дисциплины, часов/зачетных
единиц
Семестры
Всего
V
VI
612/17
288/8
324/9
300/8,3
150/4,15
150/4,15
70 (1,9)
36
34
70 (1,9)
36
34
120 (3,3)
60
60
10 (0,28)
4
6
8 (0,22)
4
4
22 (0,6)
10
12
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
индивидуальные задания (РЗ)
(ТО)
348/9,7
107 (3,0)
72 (2)
Вид учебной работы
71
138/4,4
48
42
190/5,3
59
30
подготовка к выполнению
защите лабораторных работ (ЛР)
подготовка к сдаче тестов (ПК)
и
экзамен
53 (1,5)
28
25
80 (2,2)
20
40
36/1
36
Зачет
Вид итогового контроля
Зачет,
экзамен
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Введение. Углеводороды и ароматические органические
соединения
Тема 1. Введение
Предмет органической химии. Причины выделения ее в
самостоятельную науку. Роль и значение современных достижений
органического синтеза.
Методы выделения и очистки органических соединений*.
Качественный и количественный анализ органических соединений*.
Теория строения органических соединений Бутлерова.
Физические методы в исследовании органических соединений
(спектророскопические методы, инфракрасные спектры поглощения,
ядерный магнитный резонанс, хроматомасс-спектроскопия)*.`
Типы химической связи: ковалентная, ионная, семиполярная,
координационная, водородная. Гибридные состояния атомов углерода.
Строение σ- и π-связей. Двойная и тройная связи. Электронные эффекты в
органических соединениях.
Классификация органических соединений.
Тема 2. Ациклические и алициклические углеводороды
Гомологический
ряд
предельных
углеводородов.
Изомерия.
Номенклатура.
Природные источники парафинов. Промышленные способы получения.
Получение парафинов восстановлением окиси и двуокиси углерода.
Гидрирование непредельных соединений. Получение парафинов из спиртов,
галоидных алкилов. Синтез Вюрца. Анодный синтез Кольбе.
Декарбоксилирование карбоновых кислот и их солей.
Общая характеристика ковалентных связей в молекуле алканов.
Понятие о свободном вращении вокруг С-С связи. Заторможенная и
заслоненная конформации. Формулы Ньюмена.
Физические свойства парафинов.
Химические свойства предельных углеводородов. Гомолитическое и
гетеролитическое расщепление ковалентных связей Радикальные реакции
замещения: галоидирование, нитрование. сульфохлорирование, окисление.
Дегидрирование. Техническое применение данных реакций, Использование
нитросоединений и продуктов окисления.
72
Понятие о цепном механизме реакции. Способы инициирования
цепных реакций. Понятие о переходном состоянии и энергии активации.
Изомеризация алканов. Устойчивость карбокатионов. Конденсация алканов.
Пиролиз алканов.
Использование предельных углеводородов в органическом синтезе.
Состав нефти и пути ее переработка*.
Спектральный анализ алканов.
Этиленовые углеводороды (олефины, алкены)
Гомологический ряд этиленовых углеводородов. Представления о
строении двойной углерод-углеродной связи. π-Связь. Изомерия этиленовых
углеводородов:
структурная,
пространственная,
геометрическая.
Промышленные и лабораторные методы методы получения алкенов.*
Физические свойства олефинов.
Химические
свойства
олефинов.
Реакции
электрофильного
присоединения к двойной связи. Механизм и стереохимия реакций
присоединения.
Правило
Марковникова.
Термодинамический
и
кинетический контроль. Реакции свободнорадикального присоединения к
двойной связи. Полимеризация алкенов. Реакции окисления алкенов:
гидроксилирование, озонирование, окисление тетраокисью осмия,
тетраацетатом свинца. Эпоксидирование (Прилежаев) и гидроксилирование
под действием надкислот, стереохимия этих реакций. Реакции алкенов с
сохранением двойной связи. Аллильное хлорирование и бромирование.
Окисление по аллильному положению. Перегруппировка карбокатионов.
Ацетиленовые углеводороды (алкины)
Изомерия и номенклатура алкинов. Получение алкинов из карбидов
металлов, галогенпроизводных, алкилирование ацетилена.
Общая характеристика связей в молекуле ацетилена. Физические
свойства ацетиленовых углеводородов.
Химические свойства. Реакции электрофильного и нуклеофильного
присоединения. Механизм этих реакций. Гидрирование и восстановление
натрием в жидком аммиаке. Циклизация и димеризация ацетилена. Причины
подвижности атома водорода у углерода при тройной связи. Реакции
замещения: образование ацетиленидов, магнийорганические соединения
ацетилена. Конденсация ацетилена с карбонильными соединениями.
Изомеризация моноалкилацетиленов в диалкилацетилены. Промышленные
синтезы на основе ацетилена. Спектральный анализ непредельных
углеводородов* .
Углеводороды с двумя этиленовыми связями (диены)
Номенклатура диеновых углеводородов.
Получение диенов алленового типа*.
Химические свойства алленов. Стереоизомерия. Кумулены.
Получение углеводородов с сопряженной системой двойных связей.
Характеристика связей в бутадиене-1,3 длина связей, энергия сопряжения.
Физические свойства.
73
Химические свойства диеновых углеводородов с сопряженными
связями. Механизм электрофильного присоединения к сопряженным диенам.
Основные закономерности диенового синтеза. Правило Вудворда-Гофмана.
Понятие о терпенах, терпеноидах. Природные источники терпенов.*
Полимеризация олефинов и диенов. Каучуки.*
Алицилические углеводороды (циклоалканы, нафтены)
Классификация алициклических соединений. Природные источники
нафтенов.*
Синтезы алициклических соединений: из дибромидов с концевым
расположением атомов галогена, из малонового эфира и дикарбоновых
кислот, при помощи карбенов по реакции Дильса-Альдера, циклизацией
солей дикарбоновых кислот, димеризацией алленов и диолефинов,
циклизацией
диэфиров,
циклодегидратацией
кетонов.
Методы
превращения алициклических кетонов в углеводороды.
Физические свойства алициклических углеводородов.
Стереохимия циклов: теория напряжения Байера, современные
представления о существовании напряжения цикла. Циклопропан.
Современные взгляды на строение циклопропанового кольца.
Представление о конформации циклобутана и циклопентана. Угловое и
торсионное напряжение.
Конформации кресла и ванны для циклогексана. Экваториальные и
аксиальные связи. Цис- и транс-декалины.
Средние
и
макроциклы.
Конформация.
Трансаннулярное
взаимодействие и трансаннулярная дегидроциклизация. Аннулены.
Химические свойства алициклических углеводородов, Реакции
раскрытия циклов. Взаимопревращения циклов. Свободнорадикальные
реакции.
Особенности химических свойств циклопропана. Свойства, сходные со
свойствами алкенов. Свойства, отличающие циклопропаны от алканов и
алкенов.
Тема 3. Ароматические органические соединения
Ароматическое состояние. Определение энергии сопряжения. Понятие
об использовании метода молекулярных орбиталей. Качественные и
количественные критерии ароматичности.* Правило Хюккеля. Небензоидные
ароматические соединения.
Гомологический ряд бензола. Номенклатура и изомерия. Синтез
бензола и его гомологов. Физические свойства.
Химические
свойства.
Общие
закономерности
реакции
электрофильного замещения в ароматическом ряду. Типы промежуточных
соединений: σ- и π-комплексы. Ориентация при электрофильном замещении.
Электронное влияние заместителей на ход реакции. Согласованная и
несогласованная ориентация. Нуклеофильное замещение в бензольном
кольце.
74
Реакции с участием боковых цепей алкилбензолов. Легкость гомолиза
бензильных С-Н связей и ее причины. Получение фенола и ацетона из
кумола.
Методы получения дифенила и его производных. Атропизомерия в
ряду дифенила. Сравнение поведения бензола и дифенила в реакциях
электрофильного замещения.
Методы синтеза соединений ряда трифенилметана. Причины особых
свойств
С-Н
связи
в
метиновой
группе
трифенилметана.
Трифенилхлорметан. Основной характер трифенилкарбинола. Красители
ряда трифенилметана, строение и цветность этих красителей.*
Трифенилметил-радикал. Устойчивые радикалы, их получение и свойства.
Устойчивые карбокатионы и карбоанионы.
Строение нафталина, антрацена и фенантрена. Энергия сопряжения
этих соединений. Распределение электронной плотности в нафталине,
антрацене, фенантрене. Их физические свойства.
Химические свойства нафталина, антрацена и фенатрена: окисление,
нитрование, галогенирование, ацилирование, сульфирование. Правила
ориентации при реакциях электрофильного замещения. Реакции антрацена с
диенофилами.
Антрахинон. Применение, получение, свойства.*
Спектральный анализ бензоидных ароматических соединений.
Модуль
2.
Оптическая
изомерия.
Галогенопроизводные
углеводородов
Тема 4. Оптическая изомерия
Асимметрия молекулы и асимметрический атом углерода как причина
возникновения оптической изомерии. Антиподы, рацематы, их свойства и
отличия.
Стереоизомерия соединений с двумя асимметрическими атомами.
Диастереомеры. Мезоформы. Проекционные формулы Фишера и правила их
применения. Стереохимия веществ со многими асимметрическими
углеродными атомами. Число стереоизомеров. Конфигурация и знак
вращения. D-ряды, L-ряды.
Методы разделения рацемических соединений на оптически активные
компоненты. Механизм асимметрических синтезов. Правило Крама.
Эритро- и треоформы. Определение пространственной конфигурации.
Рацемизация, вальденовское обращение. Понятие о дисперсии оптического
вращения.
Стереоизомерия алленов, кумуленов, спиранов. Атропизомерия.*
Тема 5. Галогенопроизводные углеводородов
Галогенпроизводные предельных углеводородов. Реакции и
нуклеофильного замещения у насыщенного атома углерода
Номенклатура и изомерия моногалогенпроизводных предельных
углеводородов. Качественное и количественное определение галогенов*.
75
Получение галогеналкилов из предельных углеводородов, алкенов и
спиртов.
Характеристика связей в молекуле галоидного алкила. Дипольные
моменты. Физические свойства. Химические свойства. Реакции
нуклеофильного замещения галогена на гидроксильную, алкоксильную,
нитрильную, амино- и нитрогруппы, галоген и др. Влияние природы,
строения реагирующих веществ и условий реакций на легкость замещения
галогена.
Два механизма замещения: SN1 и SN2. Влияние механизма на стереохимию
реакций нуклеофильного замещения: образование карбениевых ионов,
вальденовское обращение. Нуклеофильность и основность реагентов.
Геометрия переходного состояния.
Реакции β-элиминирования. Непредельные и ароматические
галогенпроизводные
Реакции β-элиминирования. Механизмы Е1 и Е2. Конкуренция реакций
замещения и элиминирования.
Методы получения галогеналкенов и галогенаренов.
Причина инертности атома галогена при двойной связи в реакциях
нуклеофильного замещения. Соединения с атомом галогена в аллильном
положении. Причина их повышенной реакционной способности по
отношению к нуклеофильным реагентам. Аллильная перегруппировка.
Изомерия,
номенклатура,
получение
ароматических
галогенпроизводных. Химические свойства. Особенности нуклеофильного
замещения галогена в ароматическом ядре, его механизм. Активирующее
влияние
электроноакцепторных
групп,
механизм.
Получение
магнийорганических соединений.
Механизм
элиминирования-присоединения
при
нуклеофильном
замещении в ароматическом ряду. Дегидробензол.
Модуль 3. Металло- и элементоорганические соединения. Спирты,
фенолы, простые эфиры и эпокиси
Тема 6. Металло- и элементоорганические соединения
Классификация и номенклатура. Общие понятия о методах получения и
свойствах в связи с положением в периодической системе Менделеева.
Смешанные магнийорганические соединения (реактивы Гриньяра), их
получение. Современные представления о строении магнийорганических
соединений. Свойства. Взаимодействие с соединениями, содержащими
подвижные
атомы
водорода,
с
углекислым
газом.
Значение
магнийорганических соединений для синтетической органической химии –
их реакции с галоидными алкилами, α-окисями, карбононильными
соединениями.
Современные представления о механизме этих реакций и о факторах,
которые влияют на побочные процессы, связанные с восстанавливающим и
конденсирующим действием реактивов Гриньяра.
76
Литийорганические соединения. Свойства и значение для синтетической
органической химии.
Алюминийорганические соединения. Физические свойства и строение.
Химические свойства и применение.
Общее определение. соединений Фосфор- и кремнийорганические
соединения. Классификация и номенклатура. Основные способы получения.
Общие понятия о физических и химических свойствах.
Перегруппировка Арбузова. Реакция Виттига.
Применение
кремнийи
фосфорорганических
соединений.
Полисилоксаны.*
Тема 7. Спирты, фенолы
Классификация, номенклатура, изомерия предельных одноатомных
спиртов.
Способы получения спиртов: гидролизом галогеналкилов; действием
металлоорганических соединений на альдегиды, кетоны и сложные эфиры:
гидратацией непредельных соединений; восстановлением карбочильных
соединений и сложных эфиров, карбоновых кислот (каталитическим и
комплексными гидридами металлов). Характеристика связи С-О и О-Н в
спиртах. Водородная связь.
Химические свойства спиртов. Кислотность. Ассоциация. Основность
и нуклеофильность спиртов и алконолятов. Нуклеофильное замещение
гидроксила на галоген. Получение простых и сложных эфиров, реакция с
галоидными соединениями фосфора).
Ненасыщенные спирты. Их получение, свойства.
Многоатомные спирты. Гликоли. Глицерин, его получение и
применение. Общая характеристика многоатомных спиртов.
Изомерия и номенклатура фенолов. Получение фенолов из
галогенпроизводных, сульфокислот, аминов, кумола.
Характеристика связи С-О и О-Н в фенолах. Водородная связь.
Химические свойства фенолов. Кислотность. Ассоциация. Основность
и нуклеофильность. Сопоставление свойств гидроксила в спиртах и фенолах
(кислые свойства, получение простых и сложных эфиров, реакция с
галоидными соединениями фосфора). Реакция замещения в ядре фенола.
Нитрование, сульфирование, галогенирование фенола. Действие щелочи на
нитрофенолы. Перегруппировка Фриса. Карбоксилирование фенолята,
азосочетание.
Общая характеристика двух- и трехатомных фенолов. Получение
гидрохинона, применение его в качестве восстановителя. Получение и
свойства пирогаллола и флороглюцина.
Спектральный анализ фенолов.
Тема 8. Простые эфиры. Эпокиси
Строение,
изомерия,
номенклатура.
Получение
действием
водоотнимающих средств на спирты и действием галогенпроизводных на
77
алконоляты. Способы получения простых эфиров, содержащих третичный
радикал. Свойства простых эфиров получение оксониевых соединений,
комплексообразование, расщепление, окисление в гидроперекиси.
Циклические простые эфиры. Получение α-окисей. Превращение окиси
этилена под действием электрофильных (изомеризация, реакция с
галогенводородами, водой, спиртами и этиленгликолем) и нуклеофильных
(аммиак,
амины,
магнийорганические
соединения)
реагентов.
Тетрагидрофуран и диоксан. Применение окиси этилена в промышленном
органическом синтезе.*
Понятие об органических перекисях и гидроперекисях.* Использование
органических перекисей в органическом синтезе.
Спектральный анализ простых эфиров.
Модуль 4. Карбонильные соединения. Карбоновые кислоты, карбоновые
кислоты, содержащие другие функции. Функциональные производные
карбоновых кислот
(аудиторных занятий – 68 ч, СР – 48 ч)
Тема 9. Карбонильные соединения
Строение, изомерия и номенклатура альдегидов и кетонов. Получение:
из парафинов из олефинов (оксосинтез), из ацетиленов по реакции Кучерова
и через виниловые эфиры, из дигалогенпроизводных, из спиртов: окислением
и дегидрогалогенированием, из карбоновых кислот сухой перегонкой
кальциевых солей и каталитически, из производных кислот при помощи
металлоорганических соединений и восстановлением по Розенмунду и
комплексными гидридами металлов. Реакции Фриделя-Крафтса и
Гаттермана. Получение оксикетонов по Фрису. Промышленные методы
синтеза формальдегида, ацетадьдегида и ацетона.
Характеристика связей в карбонильной группе, Полярность и
поляризуемость. Физические свойства альдегидов и кетонов. Енолизация
карбонильных соединений. Масс-спектры карбонильных соединений.
Реакции, обусловленные полярностью карбонильной группы
получение
бисульфитных
производных,
циангидринов,
гидратов,
взаимодействие
с
магнийорганическими
соединениями,
аминами.
гидразинами,
аммиаком,
реакция
с
пятихлористым
фосфором,
присоединение спиртов, меркаптанов, галогенводородных кислот, получение
α-галоидэфиров. Кислотный катализ реакций присоединения и замещения.
Каталитическое гидрирование и восстановление по Клеменсену.
Превращения альдегидов и кетонов, связанные с гидридными
переходами (реакции с криптооснованиями): восстановление по МейервейнуПонндорфу-Верлею, окисление по Оппенауэру, реакция Канниццаро,
восстановление
комплексными
гидридами,
реакция
Тищенко.
Восстановительное аминирование кетонов (каталитическое и по Лейкарту).
Восстановление карбонильной группы в метиленовую (реакция
Кижнера). Окисление альдегидов и кетонов.
78
Реакции альдегидов и кетонов, протекающие через стадию енолизации.
Механизм енолизации в кислой и щелочной средах. Галогенирование и
галоформная реакция, нитрозирование и окисление кетонов. Альдольнокротоновая конденсация. Конденсация с фенолами. Реакция Манниха.
Полимеризация альдегидов. Бензоиновая конденсация.
Свойства ароматических кетонов: расщепление щелочью, превращения
в пинакон. Металлкетилы.
Оксимы. Нитроны. Перегруппировка Бекмана, ее механизм.
Непредельные альдегиды и кетоны. Винилогия. Присоединение
нуклеофильных реагентов к α,β-непредельным альдегидам и кетонам.
Восстановление и окисление карбонильной группы с сохранением двойной
связи. Присоединение галогенводородов и спиртов в кислой среде.
Кетены, их получение, димеризация и использование в качестве
ацилирующих агентов.
Особенности свойств 1,2-, 1,3-, 1,4- диальдегидов и кетонов.
Бензиловая перегруппировка. Кетоенолькая таутомерия. Применение
диальдегидов и кетонов в синтезах гетероциклических соединений.*
Анализ карбонильных соединений.
Получение о- и п-бензохинонов. Свойства п-бензохинона: получение
моно- и диоксимов, присоединение хлористого водорода, анилина,
метилового спирта, уксусного ангидрида, реакции с сопряженными диенами.
Окислительно-восстановительный потенциал хинонов. Использование
хинона в качестве окислителя (хлоранил). Семихинон как свободный
радикал. Антиокислительное действие гидрохинона.* Бензохиноидная
таутомерия.
Антрахинон. Способы получения: окисление антрацена, синтез из
производных бензола. Свойства: расщепление щелочью, взаимодействие с
гидроксиламином, восстановление в антрон и антрагидрохинон,
сульфирование. Синтез ализарина из антрахинон-2-сульфокислоты
(механизм реакции).
Спектроскопический анализ альдегидов и кетонов.
Тема 10. Карбоновые кислоты
Изомерия и номенклатура предельных и ароматических одноосновных
кислот. Получение: окислением парафинов, спиртов, альдегидов, гидролизом
сложных эфиров, нитрилов, галогенпроизводных, металлорганическим
синтезом, на основе окиси углерода, малонового и ацетоуксусного эфиров.
Методы получения замещенных в ядре бензойных кислот.
Строение карбоксильной группы и карбоксилат-иона. Характеристика
связей, межатомные расстояния. Водородные связи и димерное строение
карбоновых кислот. Кислотность и ее причины. Полярные влияния и сила
кислот. Влияние природы и положения заместителей на силу ароматических
кислот.
Применение для синтезов фосгена, хлоругольных эфиров, эфиров
угольной и ортоугольной кислот.
79
Сероуглерод, тиоугольные кислоты, ксантогеновая кислота.
Синтез и применение мочевины. Гуанидин, его сильные основные
свойства.
Получение
функциональных
производных:
галоидангидридов,
ангидридов, сложных эфиров. Превращение сложных эфиров в амиды,
гидразиды и гидроксамовые кислоты. Гидролиз производных карбоновых
кислот в кислой и щелочной среде. Механизм этих реакций. Взаимодействие
сложных
эфиров
с
магнийорганическими
соединениями,
с
литийалюминийгидридом. Получение, строение и свойства амидов.
Получение, свойства нитрилов.
Номенклатура и методы синтеза двухосновных предельных кислот.
Физические свойства. Химические особенности щавелевой, малоновой,
янтарной и адипиновой кислот. Использование в синтетической практике
диэтилоксалата, янтарного ангидрида. адипиновой кислоты, ее диэтилового
эфира, малоновой кислоты, этилового эфира малоновой кислоты,
конденсация Дикмана, конденсация малонового эфира с альдегидами,
ацилоиновая конденсация.
Получение фталевой кислоты. Получение, химические свойства и
использование в органическом синтезе фталевого ангидрида, фталимида,
фталида. Синтез Габриэля.
Общая характеристика непредельных кислот. Реакции электрофильного и
нуклеофильного присоединения в ряду непредельных кислот Получение,
свойства и применение акрилонитрила.
Общая характеристика фумаровой и малеиновой кислот. Применение
малеинового ангидрида в диеновом синтезе.*
Спектральный анализ карбоновых кислот и их производных;
устойчивость ацилиевого катиона.
Тема 11. Карбоновые кислоты с другими функциями
Классификация, номенклатура и получение. Физические свойства.
Зависимость химических свойств галогензамещенных кислот от
взаимного расположения галогена и карбоксильной группы.
Особенности α-, β-, γ-оксикислот. Реакции с участием только одной
или обеих функциональных групп. Лактиды. Лактоны. Вальденовское
обращение.
Классификация и номенклатура α-, β-, γ-кетокислот. Таутомерия,
выделение таутомерных форм. Таутомерное равновесие. Примеры
прототропной таутомерии. Граница между таутомерией и изомерией.
Механизмы и типы таутомерных превращений. Катализ кислотами и
основаниями. Причина двойственной способности. Алкилирование и
ацилирование солей кетоенолов. Синтезы кетонов и карбоновых кислот с
помощью ацетоуксусного эфира.
Модуль 5. Серо- и азотсодержащие соединения
Тема 12. Серо- и азотсодержащие соединения
80
Получение и свойства меркаптанов, сульфидов, полисульфидов.
Характеристика сульфоксидов и сульфонов.
Номенклатура, изомерия и получение сульфокислот алифатического и
ароматического рядов. Физические свойства. Химические свойства. Реакции
нуклеофильного замещения сульфогруппы. Функционалые производные
сульфокислот – хлорангидриды и амиды. Сравнение свойств карбоксильной
и сульфогрупп. Сульфаниламидные препараты.*
Строение нитрогруппы. Номенклатура, изомерия и классификация
нитросоединений. Методы получения: нитрованием углеводородов по
Коновалову,
из
галогенпроизводных, нитрованием
ароматических
соединений, нитрование через стадию нитрозосоединений. Физические
свойства. Химические свойства. Восстановление - каталитическое и
химическое - в амины. Общая схема восстановления ароматических
соединений в кислой, нейтральной и щелочной средах. Перегруппировки
промежуточных
продуктов
восстановления
нитробензолов:
фенилгидроксиламинов - синтез аминофенолов, перегруппировка Валлаха,
бензидиновая, семидиновая, дифенилиновая перегруппировки. Частичное
восстановление
динитробензолов.
Конденсация
о-нитротолуола
с
альдегидами. Отличие свойств нитросоединений от эфиров азотистой
кислоты. Действие щелочей на первичные и вторичные нитросоединения
Таутомерия фенилнитрометана. Гидролиз нитросоединений. Взаимодействие
с азотистой кислотой. Конденсация с альдегидами. Взрывоопасность
нитросоединений.*
Строение, номенклатура, классификация, изомерия.
Получение из галогенпроизводных по Гофману, по Габриэлю, из
спиртов с аммиаком, восстановительным алкилированием карбонильных:
соединений по Лейкарту, восстановлением азотсодержащих производных
карбонильных соединений и карбоновых кислот. Механизм реакций Гофмана
и Курциуса. Получение из нитросоединений восста новлением
каталитическим и химическим.
Геометрия молекулы аммиака и аминов. Физические свойства.
Сравнение основности ароматичесих и алифатических аминов.
Химические свойства. Алкилирование и образование четвертичных
солей, их строение и свойства. Ацилирование аминов и применение этого
процесса для защиты аминогруппы и разделения смесей первичных,
вторичных и третичных аминов.
Влияние аминогруппы на свойства бензольного ядра. Влияние
заместителей на основность анилинов. Сульфаниламидные препараты.*
Спектральный анализ аминов и замещенных амидов.
Реакция диазотирования, механизм и условия ее проведения. Строение
солей диазония. Различные формы диазосоединений. Схема Ганча.
Реакции диазосоединений с выделением азота: нуклеофильное
замещение и радикальные реакции. Азосочетание как реакция
электрофильного замещения в ароматическом ядре. Диазо- и
азосоставляющие, их реакционная способность в зависимости от
81
заместителей в ароматическом ядре. Условия сочетания с аминами и
фенолами, Получение аминоазосоединений (триазенов), их таутомерия и
превращение в соли диазония. Азокрасители. Индикаторные переходы.
Строение и способы получения алифатических диазосоединений.
Применение диазометана в качестве метилирующего агента, его реакция с
карбонильными соединениями. диазометан как источник карбенов.
Получение и устойчивость диазоуксусного эфира, его взаимодействие с
алкенами.
Амфотерный характер аминокислот. Изоэлектрическая точка. Понятие
о биполярном ионе. Бетаины. Реакции, отличающие α-, β-, γ-аминокислоты.
Лактамы. Важнейшие типы α -аминокислот - компонентов белков.* Синтез
пептидов. Способы защиты аминогруппы и активация карбоксильной
группы аминокислот. Определение структуры пептидов.
Модуль 6. Гетероциклические соединения. Углеводы.
Промышленный органический синтез
Тема 13 Гетероциклические соединения
Определение. Классификация. Пятичленное кольцо с одним
гетероатомом (фуран, тиофен, пиррол). Общие методы получения из
ациклических
соединений.
Взаимные превращения
по
Юрьеву.
Ароматичность гетероциклов и ее причины. Влияние гетероатома на
свойства пятичленных гетероциклов - их ароматичность и непредельность.
Реакции зектрофильного замещения в ряду фурана, тиофена и пиррола.
Реакции гидрирования и окисления. Фуран в диеновом синтезе.
Получение и свойства пирролкалия и пирролмагнийгалогенидов.
Сопоставление со свойствами фенолятов. Конденсация α-метилпиррола с
формальдегидом. Понятие о строении и биохимической роли хлорофилла и
гемоглобина.*
Пятичленные циклы с двумя гетероатомами. Проблема ароматичности.
Электрофильные и нуклеофильные реакции (общая характеристика на
примере пиразола и имидазола).
Методы
синтеза индолов. Химические
свойства индолов.
Восстановление водородом в момент выделения. Протонная подвижность
водорода в NH-группе и ее причины. Индолилмагний бромид и
индолилнатрий и их реакции. Реакции электрофильного замещения в ядре
индола.
Номенклатура и синтез простейших производных пиридина.
Распределение электронной плотности в его ядре. Основность атома азота,
сравнение с пирролом. Реакции электрофильного замещения в ядре
пиридина. N-окись пиридина и ее нитрование Использование N-окиси
нитропиридина для получения амино- и хлорпиридинов. Реакции пиридина с
амидом натрия (Чичибабин), едким кали, фениллитием. Нуклеофильный
характер реакций. Таутомерия α- и γ-оксипиридина. Конденсация
метилпиридина с альдегидами Расщепление пиридинового кольца.
82
Изомерия, номенклатура и синтез (по Скраупу и Дебнеру-Миллеру)
простейших производных хинолина. Окисление хинолина и восстановление
его водородом в момент выделения. Нитрование и сульфирование хинолина.
Синтез 8-оксихинолина. Использование его в аналитической химии.*
Алкалоиды ряда пиридина.*
Тема 14. Углеводы
Классификация и номенклатура. Моносахариды как основная
структурная единица углеводов: альдозы и кетозы (триозы, тетрозы, пентозы,
гексозы). D и L-ряды. Принцип вывода стереоизомерных формул альдоз Dряда. Циклические формулы. Фуранозы и пиранозы. Мутаротация, α- и βстереоизомерия. Конформации моносахаридов. Химические свойства:
восстановление, окисление, взаимодействие с кислотами, алкилирование,
ацилирование, образование арилгидразонов и озазонов. Гликозиды, их
распространение в природе. Особенности гликозидного гидроксила.
Дисахариды и их распространение в природе. Типы связей в них.
Доказательста строения тростникового сахара и мальтозы. Особенности
синтезов дисахаридов из моноз.
Полисахариды, их нахождение в природе и значение. Представление о
строении крахмала и целлюлозы. Химические свойства крахмала и
целлюлозы, их получение из природного сырья и использование.*
Тема 15. Промышленный органический синтез
Сырьвая база промышленного органического синтеза. Промышленные
каталитические процессы переработки (этилена, пропилена, бутенов и
бутадиена-1,3).
Производства
фенола,
стирола,
циклогексанаи
алкилбензолсульфонатов.
знать: правила безопасной работы в лаборатории органической химии,
правила современной номенклатуры принципы классификации органических
соединений, основы строения органических соединений и типы изомерии,
общие принципы подхода к оценке реакционной способности органических
соединений с учетом электронных эффектов, основные механизмы
органических реакций, кислотно-основные свойства органических
соединений, современные физико-химические методы исследования
строения органических соединений и механизмов реакций с их участием,
основные промышленные способы получения важнейших продуктов
органического синтеза, о природных биологически-активных соединениях;
уметь:
ставить
учебно-исследовательский
эксперимент
по
органическому синтезу, выполнять расчеты, составлять отчеты, пользоваться
справочными материалами, определять характер химической связи,
электронные эффекты в молекуле вещества и реакционную способность,
составлять оптимальный путь синтеза заданного органического соединения,
83
экспериментально определять наличие определенных видов специфических
фрагментов в молекуле с помощью качественных реакций, осуществлять
идентификацию с помощью комплекса физико-химических методов;
владеть:
методиками синтеза основных классов органических
соединений, навыками планирования и проведения органического синтеза.
Виды учебной работы: лекции, лабораторные работы, тесты, решение
задач
Изучение дисциплины заканчивается зачетом и экзаменом.
84
Аннотация дисциплины
Электрохимия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 6 зачетных
единиц ( 216 час.)
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисцплины является получение студентами базовых
знаний об ионных системах, о способах количественных определений их
свойств с учетом ион-дипольных и ион-ионных взаимодействий, определять
закономерности диффузии, миграции, конвекции. Знание термодинамики
гальванических элементов позволяет решать задачи взаимопревращения
вещества в энергию и обратно энергии в вещество. Усвоение знаний
кинетики электродных процессов позволяют давать научное обьяснение
влиянию различных факторов (температура, концентрация, гидродинамика,
потенциал электрода ) на скорость гетерогенных реакций.
Задачами изучения дисциплины является: формирование у студентов
общенаучных компетенций: понимание сложной взаимосвязи природных
явлений и возможных антропологических воздействий на окружающую
среду, усвоение базовых знаний в области электрохимии, способствующих
расширению научного кругозора и формированию профессиональных
компетенций.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам
аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Всего зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия
лабораторные работы
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
задачи
оформление и подготовка к
лабораторных работ
Вид итогового контроля - экзамен
Основные дидактические единицы
85
защите
6 (216)
2,5 (90)
1 (36)
0,5(18)
1 (36)
2,5 (90)
1 (36)
0,75 (27)
0,75 (27)
1 (36)
Модуль 1. Термодинамика растворов электролитов
Тема 1. Предмет и методы электрохимии.
Основные понятия. Обратимые и необратимые электрохимические системы.
Законы Фарадея.
Тема 2. Теория электролитической диссоциации.
Предпосылки возникновения теории электролитической диссоциации.
Основные положения теории диссоциации Аррениуса. Ионные равновесия в
растворах слабых электролитов. Гидролиз. Буферные растворы. Недостатки
теории диссоциации Аррениуса.
Тема 3. Ион-дипольное взаимодействие в растворах электролитов.
Механизм образования растворов электролитов. Энергия кристаллической
решетки. Энергия сольватации. Реальная и химическая энергия сольватации.
Энтропия сольватации и числа сольватации.
Тема4.
Ион-ионное
взаимодействие
в
растворах
электролитов.
Термодинамическое описание равновесий в
растворах электролитов.
Среднеионные значения активности и коэффициентов активности.
Применение термодинамического подхода к описанию равновесий в
растворах электролитов ( Кд, ПР). Теория сильных электролитов ДебаяХюккеля.
Уравнение Пуассона и ионная атмосфера. Зависимость
протяженности ионной атмосферы от температуры, ионной силы раствора,
природы растворителя и зарядности иона. Первое и второе приближение
теории Дебая-Хюккеля. Современный подход к описанию термодинамики
электролитов.
Модуль 2. Неравновесные явления в растворах электролитов
Тема 1. Общая характеристика неравновесных явлений.
Диффузия и миграция, конвекция. Коэффициент диффузии иона и
подвижность иона. Эффективный коэффициент диффузии электролита.
Уравнение Нернста-Эйнштейна и Стокса-Эйнштейна для коэффициента
диффузии иона.
Тема 2. Удельная и молярная электропроводности электролита.
Методы измерения электропроводности. Уравнение Оствальда, выраженное
через электропроводность. Расчет константы диссоциации и предельной
молярной электропроводности слабого электролита. Уравнение Кольрауша
для сильных электролитов. Эквимолярная электропроводность электролита.
Тема 3. Числа переноса.
Методы определения чисел переноса. Метод Гитторфа, метод подвижной
границы. Зависимость подвижности, электропроводности и чисел переноса
от концентрации, температуры и природы растворителя.
Тема 4. Электропроводность сильных электролитов.
Уравнение электропроводности электролитов Дебая-Хюккеля-Онзагера.
Эффекты Вина и Дебая Фалькенгагена. Подвижность ионов гидроксония и
86
гидроксида. Расплавы и твердые электролиты. Электропроводность
неводных растворов. Ионные сверхпроводники.
Модуль 3. Основы термодинамики электрохимических систем
Тема 1. Равновесие на границе электрод-электролит.
Электрохимический потенциал. Внутренний, внешний , поверхностный и
гальванический потенциал. Равновесие в электрохимической цепи. ЭДС
электрохимической цепи. Электродный потенциал. Уравнение Нернста для
электродного потенциала.
Тема 2. Типы электродов.
Электроды первого, второго рода. Окислительно-восстановительные
электроды. Электроды сравнения. Применение значения стандартного
электродного потенциала для расчета термодинамических функций реакции,
протекающей в гальваническом элементе.
Тема 3. Классификация электрохимических цепей.
Химические цепи. Концентрационные цепи без переноса и с переносом
( катионного и анионного типа ). Диффузионный потенциал. Определение
чисел переноса методом ЭДС. Сложные электрохимические цепи. Элемент
Вестона.
Тема 4. Применение метода ЭДС для расчета различных физико-химических
величин.
Определение РН раствора, константы равновесия, произведения
растворимости, среднего значения активности и коэффициентф активности
электролита, константы стойкости комплекса и его состава.
Модуль 4. Модели строения двойного электрического слоя
Тема 1. Связь электрических и адсорбционных явлений на границе раздела
фаз.
Двойной электрический слой. Способы изучения двойного
электрического слоя. Уравнение Гиббса для поверхностного натяжения.
Тема 2. Электрокапилярные и электрокинетические явления.
Уравнение Фрумкина А.Н. для электрокапиллярной кривой и проверка
его выполнимости. Потенциалы нулевого заряда. Теории ЭДС
электрохимической цепи. Модельные представления о строении двойного
электрического слоя. Теория Гельмгольца, Гуи – Чапмена, Штерна, Грэма.
Влияние строения двойного электрического слоя на кинетику электродного
процесса.
Модуль 5. Основы электрохимической кинетики
Тема 1. Общая характеристика электрохимических процессов.
Поляризация электрода (массоперенос, разряд-ионизация). Виды
поляризационных кривых. Уравнение поляризационной кривой в условиях
87
лимитирующей стадии массопереноса. Метод вращающегося дискового
электрода. Полярографичкский метод изучения закономерностей кинетики
электродного процесса.
Тема 2. Теория замедленного разряда.
Вывод общего уравнения поляризационной кривой. Связь плотности
тока и потенциала электрода при малых и больших значениях
перенапряжения.
Уравнение Тафеля. Закономерности
«смешанной»
кинетики. Импульсные методы исследования кинетики электродных
процессов.
Модуль 6. Прикладные аспекты электрохимии
Тема 1. Коррозия и методы ее изучения.
Изучение коррозии методом поляризационных кривых. Источники
тока. Батареи электропитания и аккумуляторы.
Тема 2. Электрометаллургия.
Электрохимические процессы в растворах и расплавах. Гальваностегия
и гальванопластика. Электрохимия в обогащении. Топливные элементы.
Электрохимические методы анализа.
В результате изучения дисциплины студенты должны
знать:
Перспективы развития электрохимии как теоретической базы
синтетической химии, химической технологии и технологии создания новых
материалов .
Основные законы электрохимии.
Физико-химические методы исследования электрохимических систем,
термодинамика процессов и кинетика их протекания.
Знание физико-химических закономерностей
реазизуемых в
электрохимических системах и применение их для создания новых
технологий и получение материалов с заданными свойствами.
Электрохимические подходы в решении задач охраны природы.
уметь:
Применять основные законы электрохимии для обсуждения
полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз
данных.
Проводить физико-химические методы исследования для изучения
процессов, протекающих в электрохимических системах.
Использовать методы регистрации и обработки результатов физикохимических экспериментов применительно к ионнным системам.
Проводить оценку возможных рисков, включая экологические, на
основании знания закономерностей, реализуемых в ионных системах.
Работать с установками и приборами, применяемыми в аналитических
и физико-химических исследованиях.
88
владеть навыками:
Проведения химического эксперимента, использования физикохимических методов исследования термодинамики ионных систем и
процессов, протекающих в электролите и на электродах.
Работы на современной учебно-научной аппаратуре при проведении
экспериментов.
Оценки основных процессов, протекающих в электрохимических
системах с использованием известных физико-химических моделей.
Виды учебной работы:
самостоятельная работа.
лекции, практические и лабораторные работы,
Изучение дисциплины заканчивается: зачетом, экзаменами в 7 семестре.
89
Аннотация дисциплины
Химическая кинетика
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 6 зачетных единиц
(216 час.)
Цель изучения дисциплины – получение студентами базовых сведений
по химической кинетике и катализу, необходимых для освоения
специальных дисциплин, а по окончании обучения в вузе – для
грамотной, эффективной работы в сфере профессиональной
деятельности.
Задачам изучения дисциплины является формирование у студентов
общенаучных компетенций:
- владение основами теории фундаментальных разделов химической
кинетики;
- способность применять основные законы химии при обсуждении
полученных
результатов,
в
том
числе
с
привлечением
информационных баз данных;
- владение навыками химического эксперимента;
- овладение навыками работы на современной учебно-научной
аппаратуре при проведении химических экспериментов;
- овладение методами регистрации и обработки результатов химических
экспериментов;
- овладение методами безопасного обращения с химическими
материалами с учетом их физических и химических свойств,
способностью проводить оценку возможных рисков;
- овладение методами отбора материала для теоретических занятий и
лабораторных работ.
Структура дисциплины:
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
реферат
задачи
промежуточный контроль
90
Всего зачетных
единиц (часов)
6 (216)
2,5 (90)
1 (36)
0,5 (18)
1 (36)
2,5(90)
1 (36)
0,25 (9)
0,5 (18)
0,25 (9)
другие виды самостоятельной работы:
подготовка доклада,
оформление и подготовка к защите лабораторных
работ
Вид итогового контроля (зачет+экзамен)
0,25 (9)
0,25 (9)
1 (36)
Основные дидактические единицы
Модуль 1. Формальная кинетика.
Раздел 1. Введение
Тема 1. Предмет и задачи курса. Химическая кинетика как раздел
физической химии. Термодинамический и кинетический критерии
реакционной способности системы.
Раздел 2. Простые реакции.
Тема 2. Скорость реакции.
Понятие скорости реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции.
Классификация химических реакций. Основной постулат кинетики. Порядок
реакции, молекулярность.
Тема 3. Кинетика простых реакций.
Реакции первого порядка. Псевдомолекулярные реакции. Реакции второго и
третьего порядка. Методы определения порядка реакции.
Раздел 3. Сложные реакции.
Тема 4. Кинетика сложных реакций.
Прямая и обратная задачи кинетики. Принцип независимости. Обратимые
реакции порядка. (На самостоятельное изучение выносится вопрос
“Релаксационные методы изучения быстрых реакций”.) Параллельные
реакции. Метод конкурирующих реакций. Последовательные реакции.
Тема 5. Приближенные методы кинетики.
Метод
квазистационарных
концентраций.
Квазиравновесное приближение.
Раздел 4. Реакции в потоке.
91
Лимитирующая
стадия.
Тема 6. Реакции в потоке
Предельные режимы проведения реакций в потоке. Условие материального
баланса. Кинетика реакций в реакторах идеального смешения и идеального
вытеснения. Стационарный режим кинетического процесса. (На
самостоятельное изучение выносится вопрос “Струевые методы изучения
быстрых реакций”)
Раздел 5. Влияние температуры на скорость реакции.
Тема 7. Влияние температуры на скорость реакции.
Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Методы расчета энергии
активации и предэкспоненциального множителя. Тепловой взрыв. Диаграмма
Семенова.
Модуль 2. Теория химической кинетики.
Раздел 6. Теория бинарных соударений.
Тема 8. Соотношения кинетической теории газов.
Уравнение Максвелла для распределения молекул по скоростям. Средняя
скорость движения молекул. Диаграмма столкновений. Расчет числа
столкновений.
Тема 9. Теория бинарных соударений.
Энергия активации. Константа скорости бимолекулярной реакции.
Стерический фактор. Применение теории бинарных соударений к
мономолекулярным реакциям.
Раздел 7. Теория активированного комплекса.
Тема 10. Основные понятия теории активированного комплекса.
Переходное состояние. Теория абсолютных скоростей реакций. Карта
поверхности потенциальной энергии. Трансмиссионный коэффициент.
Адиабатический процесс. Положения, лежащие в основе теории переходного
состояния.
Константа
скорости
бимолекулярной
реакции.
(На
самостоятельное изучение выносятся вопросы “Статистический аспект
теории переходного состояния” и “Пример расчета стерического фактора по
теории переходного состояния”.)
Тема 11. Термодинамический аспект теории переходного состояния.
92
Связь константы скорости реакции с термодинамическими функциями.
Физический смысл энтальпии активации.
Тема 12. Мономолекулярные и тримолекулярные реакции.
Константы скоростей мономолекулярной и тримолекулярной реакций.
Температурная зависимость константы скорости тримолекулярной реакции.
Тема 13. Реакции в растворах.
Применимость теории столкновений к реакциям в растворах. Расчет
константы скорости по теории активированного комплекса (уравнение
Бренстеда-Бьеррума). Первичный и вторичный солевые эффекты.
Модуль 3. Кинетика специфических сложных реакций.
Раздел 8. Цепные реакции.
Тема 14. Цепные реакции.
Основные понятия кинетики цепных реакций. Кинетика разветвленных
цепных реакций. Теория взрывов. Вероятностная теория цепных реакций.
Раздел 9. Фотохимические реакции..
Тема 15. Фотохимические реакции.
Основные понятия кинетики фотохимических реакций. Законы фотохимии.
Скорость фотохимической реакции. (На самостоятельное изучение
выносится вопрос “Кинетическая схема Штерна-Фольмера”.)
Раздел 10. Гетерогенные процессы.
Тема 16. Основные понятия теории гетерогенных процессов.
Диффузия и скорость диффузии. Законы Фика. Кинетика процессов в
условиях стационарного и нестационарного состояния диффузионного
потока. Температурная зависимость коэффициента диффузии.
Тема 17. Реакции с участием твердых тел.
Реакции твердое тело – жидкость и твердое тело – газ. Морфологические
модели образования и роста зародышей. Зародышеобразование в одну
стадию и в несколько стадий. Случайное зародышеобразование в объеме
твердого реагента. Уравнение Ерофеева. Экспоненциальный период
ускорения роста зародышей. Уравнение Праута-Томпкинса. (На
93
самостоятельное изучение выносится вопрос “Элементарные процессы на
границе раздела фаз”.)
Модуль 4. Катализ.
Раздел 11. Основные положения катализа.
Тема 18. Основные понятия кинетики каталитических реакций.
Катализаторы и ингибиторы. Специфичность и селективность катализаторов.
Причины
ускоряющего
действия
катализаторов.
Классификация
каталитических процессов. Гомогенный катализ. Кислотно-основной катализ.
Кислотность среды. Функция Хаммета. Автокаталитические реакции.
(На самостоятельное изучение выносится вопрос “Автоколебательные
реакции”.)
Тема 19. Гетерогенный катализ.
Гетерогенно-каталитические процессы. Роль адсорбции в гетерогеннокаталитических реакциях. Уравнения адсорбции Фрейндлиха и Лэнгмюра.
Кинетика гетерогенно-каталитических процессов на равнодоступной
поверхности. Основные направления в развитии теории гетерогеннокаталитического акта.
Раздел 12. Общее заключение.
Тема 20. Роль химической кинетики в различных областях науки и
техники.
В результате изучения дисциплины студенты должны
знать:
Перспективы развития химической кинетики как теоретической базы
синтетической химии и химической технологии.
Основные законы химической кинетики и катализа.
Роль кинетических факторов в геологических, атмосферных процессах,
биологических и технологических системах.
Связь механизмов процессов с фиксируемыми на опыте изменениями
макропараметров системы.
уметь:
Применять основные законы химической кинетики для обсуждения
полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз
данных.
Проводить физико-химический анализ процессов.
Использовать методы регистрации и обработки результатов физикохимических экспериментов применительно к системам, изменяющимся во
времени.
94
Проводить оценку возможных рисков, включая экологические, на
основании
знания
закономерностей,
управляющих
поведением
анализируемых системы.
Работать с установками и приборами, применяемыми в аналитических
и физико-химических исследованиях.
владеть практическими навыками
Проведения химического эксперимента, навыки использования физикохимических методов исследования систем и процессов, протекающих во
времени.
Работы на современной учебно-научной аппаратуре при проведении
химических экспериментов.
Оценки основных кинетических параметров процессов с
использованием известных физико-химических моделей.
Виды учебной работы:
самостоятельная работа.
лекции, практические и лабораторные работы,
Изучение дисциплины заканчивается: зачетом, экзаменами в 6 семестре.
95
Аннотация дисциплины
Химическая термодинамика
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц (216
часов).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины: – получение студентами базовых сведений
по химической термодинамике и основным
термодинамических
методов
для
способам применения
решения
химических
проблем,
необходимых для освоения специальных дисциплин, а по окончании
обучения в вузе – для грамотной, эффективной работы в сфере
профессиональной деятельности.
Задачами изучения дисциплины является: формирование компетенций,
которые
помогут
раскрыть
роль
термодинамики
макроскопических многокомпонентных систем,
при
описании
рассмотреть основные
методы экспериментального и теоретического исследования химических и
фазовых
равновесий
в
многокомпонентных
системах,
использовать
термодинамический метода в химических технологиях;
- дадут возможность студентам эффективно применять в профессиональной
деятельности полученные знания, умения и навыки.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы) отражена в
табл. 1.
Таблица 1 – Структура дисциплины
Всего
Вид учебной работы
зачетных единиц
(часов)
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
6 (216)
2,5 (90)
96
лекции
практические занятия (ПЗ)
лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
реферат
(ТО)
задачи
промежуточный контроль
другие виды самостоятельной
(36)
(18)
(36)
3,5 (126)
(36)
(9)
(18)
(9)
работы:
(9)
подготовка доклада,
оформление
и
(9)
подготовка
к
защите лабораторных работ
Вид
итогового
контроля
36
(зачет+экзамен)
Основные дидактические единицы (разделы) представлены в табл. 2.
Таблица 2 –Модули и разделы дисциплины и виды занятий в часах
(тематический план занятий)
№
п/
Модули и разделы
дисциплины
п
Лекции
ПЗ
ЛР*
Самостоя
зачетны
или
зачетных
тельная
х
СЗ
единиц
работа
единиц зачет (часов) зачетных
Модуль 1. Законы термодинамики и их применение к химическим
(часов) ных
единиц
процессам
едини
(часов)
1 Введение
0,03 (1)
0,03 (1)
ц
2 Уравнения
состояния 0,06 (2) 0,06 (2)
0,17 (6)
(часов
идеальных и реальных газов
)
3 Законы термодинамики
0,11 (4) 0,08 (4) 0,34
0,39 (14)
4
Энергия
Гиббса.
Энергия 0,06 (2) 0,06 (2) (12)
Гельмгольца
Характеристические
функции
97
0,17 (6)
5
Химическое равновесие
0,08 (3) 0,06 (2) 0,24 (8) 0,24 (8)
Модуль 2. Фазовое равновесие и теория растворов
6
Термодинамика
фазовых 0,17 (6)
превращений
7 Растворы
Модуль 3.
Элементы
0,12 (4) 0,34
0,39 (14)
(12)
0,14 (5) 0,06 (2) 0,34
0,39 (14)
статистической и(12)неравновесной
термодинамики
8
Статистическая
0,17 (6)
0,39 (14)
Элементы
неравновесной 0,17 (6) 0,06 (2)
9 термодинамика
0,39 (14)
10 Общее заключение
0,03 (1)
термодинамики
0,03 (1)
Примечание: *Студенты выполняют по восемь лабораторных работ, чтобы
по объему времени у каждого было по 36 ч.
В результате изучения дисциплины студенты должны
знать
- перспективы развития химической термодинамики как теоретической
базы синтетической химии и химической технологии, 0,12 (4)
-базовую терминологию, относящуюся к химической термодинамике,
основные понятия и законы термодинамики, их математическое выражение;
- роль термодинамических факторов в геологических, атмосферных
процессах, биологических и технологических системах;
-основные экспериментальные и расчетные методы определения
макроскопических
характеристик системы и отдельных ее составляющих веществ;
уметь
- применять основные законы химической термодинамики для
обсуждения полученных результатов, в том числе с привлечением
информационных баз данных,
- проводить физико-химический анализ процессов,
-моделировать химическое, фазовое равновесие, свойства растворов и
проводить
численные расчеты физико-химических величин;
- проводить оценку возможных рисков, включая экологические, на
основании
знания
закономерностей,
управляющих
поведением
анализируемых системы,
98
- работать с установками и приборами, применяемыми в аналитических
и физико-химических исследованиях;
владеть навыками
- проведения химического эксперимента, использования физикохимических методов исследования систем и процессов,
- работы на современной учебно-научной аппаратуре при проведении
химических экспериментов,
- оценки основных термодинамических параметров процессов с
использованием известных физико-химических моделей.
Виды учебной работы: лекции, практические и лабораторные занятия,
самостоятельная работа.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом и зачетом в 5 семестре.
99
Аннотация дисциплины
Химические основы биологических процессов
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных
единиц (36 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: необходимость выяснения
тесной взаимосвязи между изучаемыми теоретическими положениями химии
и биологических процессов, демонстрации прикладного характера
химических знаний в природе.
Задачей изучения дисциплины является: формирование у студентов
правильного представления об основных химических компонентах клетки,
молекулярных основах биокатализа, метаболизма, современном состоянии
вопросов взаимосвязи структуры и свойств важнейших типов биомолекул с
их биологической функцией, а также ознакомление студентов с
молекулярными аспектами физиологии человека.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Всего
зачетных
единиц
(часов)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
1 (36)
0,7 (24)
0,3 (12)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Лекции
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
реферат
Вид итогового контроля (зачет)
Основные дидактические единицы (разделы): основные положения
биоэнергетики; особенности термодинамики биохимических процессов;
ферментативный катализ; анаболизм и катаболизм как составные части
метаболизма; структура белков и клеточных мембран; структура и функции
клеточных мембран; катаболизм; переваривание и всасывание пищи;
биохимические механизмы транспорта, хранения и мобилизации пищи;
получение энергии из пищи; анаболизм; механизм биосинтеза жиров;
механизм биосинтеза глюкозы (глюконеогенез); метаболизм аминокислот;
катаболизм аминокислот; анаболизм аминокислот; фотосинтез; световая и
темновая фазы фотосинтеза; хранение и переработка информации; строение
нуклеиновых кислот; хранение и передача генетической информации.
В результате изучения дисциплины студент должен:
100
знать: особенности структуры биомолекул (аминокислоты, пептиды,
белки), сахаров, нуклеозидов, нуклеиновых кислот, жирных кислот,
витаминов и микроэлементов; биокатализ, метаболизм, биополимеры и
наследственность, молекулярные аспекты физиологии человека, химические
аспекты происхождения жизни;
понимать принципы и основы химии живой материи, химические
аспекты происхождения жизни;
иметь целостное представление: о процессах и явлениях,
происходящих в неживой и живой природе, понимать возможности
современных научных методов познания природы и владеть ими на уровне,
необходимом для решения
задач,
имеющих
естественнонаучное
содержание и возникающих при выполнении профессиональных функций;
быть знакомым: с химическими основами биологических процессов и
важнейшими принципами молекулярной логики живого.
Виды учебной работы: лекции, семинары.
Изучение дисциплины заканчивается сдачей зачета.
101
Аннотация дисциплины
Высокомолекулярные соединения
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4
единиц (144 часа).
зачетных
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: формирование знаний в
области синтеза, свойств высокомолекулярных соединений и свойств тел,
построенных из макромолекул и в формировании целостного представления
о проблемах теоретической, синтетической химии высокомолекулярных
соединений и ее важнейшими практическими приложениями, знание
которых необходимо каждому современному химику, независимо от его
последующей специализации.
Задачами изучения дисциплины являются: подготовка выпускников,
знающих и владеющих основами химии высокомолекулярных соединений,
рассмотрение отличительных свойств высокомолекулярных соединений по
сравнению с низкомолекулярными веществами, изложение современных
тенденций в развитии науки о полимерах и рассмотрение областей
применения полимеров и полимерных материалов.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Объем
дисциплины,
часов/зачетных единиц
Вид учебной работы
VIII семестр
144/4
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
70/1,94
лекции
28 / 0,78
лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
индивидуальные задания (РЗ)
подготовка к выполнению и защите
лабораторных, работ (ЛР)
подготовка к сдаче тестов (ПК)
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
102
42 / 1,17
38/1,05
13 / 0,35
15 / 0,42
5 / 0,14
5 / 0,14
36\1
Основные дидактические единицы (разделы):
Введение, Синтез
полимеров, Химические превращения полимеров, Свойства макромолекул и
полимерных тел.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: правила безопасной работы в лаборатории
химии
высокомолекулярных соединений; правила современной номенклатуры;
принципы классификации полимеров; основы строения полимеров и
полимерных тел; основные методы синтеза высокомолекулярных
соединений;
современные физико-химические методы исследования
строения высокомолекулярных соединений, основные промышленные
способы получения важнейших полимеров;
уметь: ставить учебно-исследовательский эксперимент по синтезу
полимеров, выполнять расчеты, составлять отчеты, пользоваться
справочными материалами; экспериментально определять наличие
определенных видов функциональных групп в макромолекуле с помощью
качественных реакций;
владеть: основами теории фундаментальных разделов химии
высокомолекулярных соединений,
способностью применять основные
законы химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с
привлечением информационных баз данных, навыками химического
эксперимента и основными синтетическими и аналитическими методами
получения и исследования полимеров.
Виды учебной работы: лекции, лабораторные работы, решение задач,
реферат.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
103
Аннотация дисциплины
Химическая технология
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных
единиц (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины – получение студентами технологического
и экологического мышления, позволяющего устанавливать связь химической
технологии с теоретической химией, физикой, математикой и информатикой,
знаний об особенностях современном химическом производстве,
формирование социально – личностных компетенций, позволяющих
подготовить выпускника университета к активной творческой работе по
созданию перспективных процессов, материалов и технологических схем.
Задачами
изучения
дисциплины
является:
формирование
представлений
о
химико-технологическом
процессе,
изучение
экономических и технологических критериев эффективности процессов,
углубленное изучение путей повышения эффективности химического
производства. Математическое моделирование технологических процессов.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы)
Вид учебной работы
Всего
зачетных единиц
(часов)
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
семинарские занятия
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
задачи
задания
Вид итогового контроля
3 (108)
1,5 (54)
1 (36)
0,5 (18)
1 (36)
0,5 (18)
0,5 (18)
0,5 (18)
зачет
Основные дидактические единицы (разделы)
104
МОДУЛЬ 1. Общие вопросы и теоретические основы химической
технологии
РАЗДЕЛ 1. Общие вопросы химической технологии
Тема 1. Химическая технология как наука и важнейшая область
практической деятельности
Виды технологий. Определение химической технологии как науки.
Задача химической технологии как науки. Классификация химических
производств. Промышленность неорганических веществ. Промышленность
органических веществ. Основные направления развития химической
технологии. Пути повышения эффективности производства существующей
продукции. Математическое моделирование технологических процессов.
Связь химической технологии с теоретической химией, физикой,
математикой и информатикой. Особенность современной химической
технологии.
Тема 2. Химическое производство как сложная система
Основные этапы создания химико-технологических систем (ХТС);
принципы и общая стратегия системного подхода. Роль математического
моделирования в решении задач проектирования и эксплуатации ХТС.
Элементы ХТС и подсистемы. Типы потоков, связывающих элементы ХТС.
Материальный и энергетический балансы потоков ХТС.
Химико-технологический процесс и его содержание. Технологическая схема.
Технологический режим. Экономические и технологические критерии
эффективности процессов: суммарные приведенные затраты, обобщенные
экологические показатели. Капитальные затраты, себестоимость продукции,
производительность труда. Критерии эффективности отдельных этапов
процесса степень превращения исходного реагента: выход продукта, полная
(интегральная)
селективность,
мгновенная
(дифференциальная)
селективность.
Тема 3. Термодинамический анализ
Фундаментальные критерии эффективности использования сырья и
энергоресурсов в ХТП. Термодинамическая неравноценность различных
форм энергии; термодинамическая шкала качества тепловой энергии.
Интегральное
уравнение
баланса
энтропии;
рост
энтропии
в
технологическом
процессе.
Эксергия,
как
мера
потенциальной
работоспособности системы. Уравнение баланса эксергии; связь между
потерями эксергии и производством энтропии. Методы расчёта эксергии.
Эксергетический анализ. Основные источники производства энтропии в
технологических
процессах.
Основные
направления
повышения
эффективности использования сырьевых и энергетических ресурсов.
Математическое моделирование в эксергетическом анализе.
Тема 4. Сырьевая и энергетическая базы химической промышленности
105
Классификация природного, техногенного и вторичного сырья.
Минеральные руды России. Нерудное сырье. Горючие ископаемые.
Требования, предъявляемые к сырью. Показатели расхода различных видов
сырья; относительный выход продукта. Комплексное использование сырья.
Рациональное использование минерального сырья. Классификация
вторичных материальных ресурсов. Принципы обогащения сырья.
Рассеивание (грохочение). Гравитационное разделение. Магнитная
сепарация. Флотационный метод. Вода как сырье и компонент химического
производства. Промышленная водоподготовка. Атмосферный воздух в
химической
промышленности.
Энергетическая
база
химической
промышленности. Рациональное использование энергии: утилизация тепла
продуктов реакции (регенерация и рекуперация). Энерготехнологические
схемы, значение и сущность.
РАЗДЕЛ 2. Теоретические основы химической технологии
Тема 5. Химические реакторы
Классификация химических реакторов: реакторы смешения и
вытеснения; адиабатические, изотермические, с промежуточным тепловым
режимом и автотермические; реакторы для газофазных и жидкофазных
реакций, газожидкостные реакторы, реакторы для систем газ-твердое,
жидкость-твердое;
периодические,
непрерывнодействующие
и
полунепрерывные (полупериодические); стационарные и нестационарные.
Основные модели химических реакторов. Моделирование изотермического
реактора идеального смешения (РИС). Недостатки и достоинства РИС.
Моделирование реактора идеального вытеснения (РИВ). Недостатки и
достоинства РИВ. Химические реакторы с неидеальной структурой потоков.
Причины отклонений от идеальности в проточных реакторах.
МОДУЛЬ 2. Процессы и аппараты химических производств
РАЗДЕЛ 3. Массообменные процессы в химической технологии
Тема 6. Классификация и типы массобменных процессов.
Движущие силы и механизм массообмена
Характеристика процессов массопереноса. Массообмен. Массоотдача.
Массопередача. Виды массообмена: эквимолярный и неэквимолярный.
Движущие силы массообмена. Механизмы массообмена: молекулярная
диффузия, конвективный перенос. Виды диффузии: молекулярная,
самодиффузия, термодиффузия, бародиффузия, электродиффузия. 1-й и 2-й
законы Фика. Математическое описание конвективной диффузии.
Двухпленочная модель Льюиса и Уитмена. Нестационарные модели для
описания массоотдачи.
Аппаратурное оформление массообменных процессов. Классификация
массообменных аппаратов. Пути интенсификации массообменных процессов.
106
Тема 7. Дистилляция и ректификация
Простая дистилляция. Разделение смесей веществ методом
ректификации. Физико-химические основы процесса. Устройство и
принципиальные схемы ректификационных установок.
Параметры
ректификации.
Материальный
баланс
ректификационных
колонн
периодического и непрерывного действия. Недостатки периодической
ректификации. Расчёт параметров колонны для непрерывной ректификации.
Установки для процесса ректификации: тарельчатые и насадочные колонны.
Виды тарелок и насадок. Плёночные колонны. Ректификация под вакуумом.
Азеотропная и экстрактивная ректификации. Примеры разделения смесей
веществ.
Тема 8. Тепломассообменные процессы. Процесс сушки
Классификация влажных материалов. Формы связи влаги с твёрдым
веществом. Процесс сушки. Термодинамика и кинетика процесса. Типы
сушки: конвективная, контактная, терморадиационная, высокочастотная,
сублимационная. Оборудование для осуществления процесса сушки. Виды
конвективных сушилок: камерные, тунельные, петлевые,
ленточные,
барабанные, пневматические, с псевдоожиженным (кипящим) слоем,
распылительные. Их достоинства и недостатки.
Тема 9. Процесс кристаллизации
Кристаллизация. Причины и механизм процесса. Термодинамика и
кинетика кристаллизации. Вероятностное (статистическое) описание
кристаллизации.
Кристаллизация
в
промышленности.
Варианты
осуществления процесса: массовая, на охлаждаемых поверхностях,
направленная, зонная плавка. Методы массовой кристаллизации:
изогидрический, изотермический, охлаждение и выпаривание, уменьшение
растворимости с помощь добавок. Варианты теплопередачи: через греющую
стенку, контактная кристаллизация. Аппаратура периодического и
непрерывного действия для осуществления процесса кристаллизации.
Особенности аппаратов, их достоинства и недостатки. Направленная
кристаллизация. Зонная плавка.
Основные
принципы
получения
монокристаллов.
Методы
выращивания из пара, из расплава (Чохральского, Вернейля), раствора и
твёрдой фазы.
Тема 10. Процесс экстракции
Процесс экстракции. Механизм процесса. Количественное описание
экстракции. Коэффициент распределения и разделения. Классификация
экстракционных процессов: экстракция нейтральными экстрагентами,
катионообменная, анионообменная, бинарная экстракция. Требования к
экстрагентам, примеры экстрагентов.
107
Параметры экстракции. Расчёты основных параметров экстракционных
процессов. Материальный баланс однократной экстракции, экстракции с
перекрёстным током и с противотоком. Типы экстракторов: смесительноотстойные, центробежные (Подбильняка), колонные, пульсационные.
Тема 11. Процесс сорбции
Сорбция, физическая сущность и области применения сорбционных
процессов. Адсорбция. Модели адсорбции: Генри, Фрейндлиха, Ленгмюра,
адсорбции на неоднородных (по энергии) поверхностных центрах,
полимолекулярной адсорбции (БЭТ), А.Н. Фрумкина. Типы адсорбентов.
Организация процесса адсорбции в химической технологии. Адсорберы
периодического и непрерывного действия, их достоинства и недостатки.
Абсорбция и методы ее осуществления. Движущая сила процесса
абсорбции. Требования к абсорбентам. Применение процесса абсорбции.
Организация процесса абсорбции в химической технологии. Устройство
абсорбционных и десорбционных аппаратов. Классификация абсорберов: со
сплошным барботажным слоем; с механическим перемешиванием, с
псевдоожиженным слоем, распылительные абсорберы (труба Вентури).
МОДУЛЬ 3. Важнейшие химические производства
РАЗДЕЛ 4. Структура и технологические схемы химических производств
Тема 12. Производство серной кислоты
Физические и химические свойства серной кислоты. Предприятия по
производству серной кислоты в России. Сырье для производства серной
кислоты и методы его подготовки. Стадии производства. Длинная и короткая
схема. Обжиг сырья и очистка полученного оксида серы. Контактное
окисление SO2. Физико-химические основы процесса и выбор условий.
Схема ДКДА. Абсорбция SO3. Переработка отходов производства H2SO4.
Тема 13. Технология азота
Ключевое значение технологии связывания атмосферного азота в
производстве продовольствия. Варианты фиксации атмосферного азота.
Термодинамическое рассмотрение синтеза аммиака из элементов.
Кинетическое описание синтеза аммиака из элементов. Структура
современного производства аммиака из природного газа: основные блоки и
связи.
Гибкое
использование
гетерогенных
катализаторов
в
многоступенчатой схеме приготовления и очистки азотоводородной смеси.
Особенности циркуляционной схемы синтеза аммиака; физико-химические
основы выбора оптимальной схемы синтеза аммиака. Оценка потерь
эксергии и капитальных затрат на различных стадиях производства аммиака
108
и современные тенденции в его оптимизации. Новые катализаторы для
синтеза аммиака. Схемы каталитического обезвреживания отходящих газов.
Очистка отходящих газов.
Структура и основные особенности современной технологической
схемы производства азотной кислоты. Физико-химические основы и
аппаратурное оформление процессов селективного каталитического
окисления аммиака, окисления оксидов азота и их абсорбции. Схемы
каталитического обезвреживания отходящих газов. Причины низкой
эксергетической эффективности производства азотной кислоты.
Производство нитрата аммония. Использование теплоты нейтрализации.
Производство карбамида. Физико-химические закономерности протекания
процесса синтеза. Особенности реализации в промыленности. Открытая и
закрытая схема (рецикл). Организация стриппинг-процесса. Очистка сточных
вод.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 понятие ХТС и её элементов, критерии эффективности
(технологические и экономические) и термодинамического совершенства
ХТП, сырьевую и энергетические базы современного химического
производства;
 типовые
процессы химической технологии,
принципы их
функционирования, общие подходы к созданию перспективных процессов
химической технологии;
 физико-химические
принципы
классических
технологических
операций, методологию анализа и синтеза технологических систем сложной
иерархической структуры, отвечающих современным требованиям
эффективности и экологической безопасности, иметь представление об
инженерном оформлении химико-технологических процессов.
уметь:
 рассчитывать
расходные
коэффициенты,
материальные
и
энергетические балансы ХТС;
 определять параметры некоторых массообменных процессов и делать
расчеты отдельных аппаратов.
владеть

теоретическими основами химико-технологических процессов,
109


общими представлениями о структуре химико-технологических систем
знаниями о типовых химико-технологических процессах производства.
Виды учебной работы: лекции, семинарские занятия, самостоятельная
работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 8 семестре
110
Аннотация дисциплины
Безопасность жизнедеятельности
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 зачетных
единиц (180 час).
Цель преподавания дисциплины
Учебная
дисциплина
«Безопасность
жизнедеятельности»
обязательная общепрофессиональная дисциплина, в которой соединена
тематика безопасного взаимодействия человека со средой обитания
(производственной, бытовой, городской, природной) и вопросы защиты от
негативных факторов чрезвычайных ситуаций (ЧС). Изучением дисциплины
достигается формирование у специалистов представления о неразрывном
единстве эффективной профессиональной деятельности с требованиями к
безопасности и защищенности человека. Реализация этих требований
гарантирует сохранение работоспособности и здоровья человека, готовит его
к действиям в экстремальных условиях.
В дисциплине рассматриваются: современное состояние и негативные
факторы среды обитания; принципы обеспечения безопасности
взаимодействия человека со средой обитания; основы физиологии и
рациональные условия деятельности; анатомо-физиологические последствия
воздействия на человека травмирующих, вредных и поражающих факторов,
принципы их идентификации; средства и методы повышения безопасности,
экологичности и устойчивости технических средств и технологических
процессов; основы проектирования и применения экобиозащитной техники,
методы исследования устойчивости функционирования объектов экономики
и технических систем в чрезвычайных ситуаций и разработка моделей их
последствий; разработка мероприятий по защите населения и
производственного персонала объектов экономики в чрезвычайных
ситуациях, в том числе и в условиях ведения военных действий, актов
терроризма и ликвидация последствий аварий, катастроф и стихийных
бедствий; правовые, нормативно-технические и организационные основы
безопасности жизнедеятельности; контроль и управление условиями
жизнедеятельности, в том числе оценка риска и управление рисками.
Задачи изучения дисциплины
Основная задача дисциплины – вооружить обучаемых теоретическими
знаниями, практическими навыками и умениями, необходимыми для:
- создания комфортного (нормативного) состояния среды обитания в зонах
трудовой деятельности и отдыха человека;
- идентификации негативных воздействий среды обитания естественного,
техногенного и антропогенного происхождения;
111
- прогнозирования развития негативных воздействий на человека и
окружающую среду, оценки и управления рисками.
- разработки и реализации мер защиты человека и среды обитания от
негативных воздействий;
- проектирования и эксплуатации техники, технологических процессов и
объектов экономики в соответствии с требованиями по безопасности и
экологичности;
- обеспечения устойчивости функционирования объектов и технических
систем в штатных и чрезвычайных ситуациях;
- принятия решений по защите производственного персонала и населения от
возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и
применения современных средств защиты от поражения, а также принятия
мер по ликвидации их последствий;
Задачей изучения дисциплины является приобретение студентами
соответствующих компетенций.
Основные дидактические единицы (разделы):
1. Введение. Предмет и цель дисциплины «Безопасность жизнедеятельности»
2. Чрезвычайные ситуации природного характера
3. Чрезвычайные ситуации техногенного характера
4. Меняющиеся факторы среды обитания и здоровье населения.
5. Безопасность трудовой деятельности и в бытовой травматизм.
6. Социально-экономические чрезвычайные ситуации
7. Российская система предупреждения и ликвидации ЧС
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:

основные понятия и принципы термохимических методов расчета
процессов, что даст возможность целенаправленно регулировать многие
технологические процессы, в том числе такие, как создание новых
материалов с заданными свойствами;;

суть основных экспериментальных термохимических методлв анализа;
уметь:

применять термодинамический подход к описанию взаимодействия
веществ и их фазовых превращений;

предсказывать возможные пути протекания реакций;

использовать полученные знания для обсуждения экспериментальных
результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных.
владеть:

теоретическими навыками для анализа практических вопросов
термодинамики процессов.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом в 6 семестре
112
Аннотация дисциплины
Физические методы исследования
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных
единиц (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: формирование студентами знаний о
сути различных физических методов исследования и их применения для
изучения строения химических соединений, их реакционной способности,
природы химических взаимодействий и превращений.
Задачей изучения дисциплины является:

формирование представлений о роли физических методов
исследования в химии;

изучение теоретических основ различных физических методов;

углубленное изучение применения современных физических
методов исследования в научных и практических целях;
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы) отражена в
табл. 1.
Таблица 1 – Структура дисциплины
Всего
зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
задачи
(ТО)
промежуточный контроль
Вид итогового контроля
3 (108)
2 (72)
(36)
(36)
1 (36)
(18)
(10)
(8)
зачет
Основные дидактические единицы (разделы)
Модуль 1. Методы определения дипольных моментов молекул (8 ч.)
Модуль 2. Спектроскопические методы анализа (12 ч.)
Масс - спектроскопия.
Колебательная спектроскопия.
Электронная спектроскопия для химического анализа (ЭСХА).
Модуль 3. Резонансные методы исследования (16 ч.)
Ядерный магнитный резонанс.
Электронный парамагнитный резонанс .
113
Метод ядерного квадрупольного резонанса .
Метод ядерного гамма-резонанса .
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
принципиальные основы возможностей и ограничений применения
важнейших для химиков физических методов исследования (УФ-, ИК- и КРспектроскопия, ЯМР, ЭПР, масс- спектрометрия, дифрактометрия,
определение дипольных моментов и др.).
уметь:
осуществлять правильный выбор физических методов исследования
веществ, а также умело сочетать их между собой.
владеть:
первыми навыки работы на приборах и интерпретацией
экспериментальных данных, в том числе с использованием литературных баз
данных.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, самостоятельная
работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 7 семестре
114
Аннотация дисциплины
Коллоидная химия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единиц (144 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины – получение студентами базовых знаний о
поверхностных явлениях и дисперсных системах, которые позволят
углубленно изучить сущность многих физико-химических явлений, что даст
возможность целенаправленно регулировать многие технологические
процессы, в том числе такие, как создание новых материалов с заданными
свойствами, совершенствование в экологическом и физико-химическом
плане уже существующих технологий; приобретение сведений необходимых
для освоения специальных дисциплин, а по окончании обучения в вузе – для
грамотной, эффективной работы в сфере профессиональной деятельности.
Задачами изучения дисциплины является формирование компетенций,
позволяющих экспериментально работать в различных химических отраслях;
использование теоретических представлений коллоидной химии, знаний о
составе, строении и свойствах дисперсных систем; применение
теоретических представлений о синтезе, структуре, физико-механических,
реологических свойствах и областях практического применения коллоидных
систем, как важнейшего класса современных материалов, навыки
использования программных средств и работы в компьютерных сетях,
умение создавать базы данных и использовать ресурсы Интернета; умение
работать на серийной аппаратуре, применяемой в аналитических и физикохимических исследованиях.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы)
Всего зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
задачи
115
4 (144)
2,5 (90)
1 (36)
0,5 (18)
1 (36)
1,5 (54)
0,5 (18)
0,5 (18)
другие виды самостоятельной работы:
оформление и подготовка к защите
лабораторных работ
Вид итогового контроля
0,5 (18)
зачет
Основные дидактические единицы (разделы)
Модуль 1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Раздел 1. Введение
Тема 1. Основные понятия
Основные понятия коллоидной химии, объекты и цели изучения.
Коллоидные частицы и коллоидные системы; коллоидное (дисперсное)
состояние
вещества.
Количественное
определение
дисперсности:
дисперсность и удельная поверхность, кривизна поверхности частиц
дисперсной фазы. Роль поверхностных явлений в процессах, протекающих в
дисперсных системах.
Тема 2. Классификация дисперсных систем
Различные типы классификации дисперсных систем: по агрегатному
состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по размерам частиц, по
концентрации и т.д. Лиофильные и лиофобные дисперсные системы.
Тема 3. Современное состояние коллоидной химии
Взаимосвязь коллоидной химии с другими химическими дисциплинами: с
физикой, биологией, геологией, медициной. Основные этапы развития
коллоидной химии. Главные новые направления и объекты (наносистемы,
микроэмульсии, биоколлоиды, тонкие пленки и др.), изучаемые коллоидной
химией.
Раздел 2. Термодинамика поверхностных явлений
Тема 1. Поверхностные силы
Поверхность раздела фаз. Свободная поверхностная энергия. Поверхностное
натяжение, силовая и энергетическая трактовки. Понятие о поверхности
разрыва и разделяющей поверхности. Обобщенное уравнение первого и
второго законов термодинамики для поверхности раздела фаз.
Изменение поверхностного натяжения жидкости на границе с собственным
паром в зависимости от температуры, критическая температура по
Менделееву.
Тема 2 Поверхность раздела между двумя конденсированными фазами
Поверхность раздела между двумя конденсированными фазами. Правило
Антонова; условия его применения.
Раздел 3. Капиллярные явления
Тема 1. Капиллярное давление
Капиллярное давление. Закон Лапласа.
Зависимость давления пара от кривизны поверхности жидкости. Закон
Томсона. Капиллярная конденсация. Изотермическая перегонка вещества.
116
Зависимость растворимости от кривизны поверхности дисперсных частиц
(закон Гиббса - Оствальда - Фрейндлиха). Равновесная форма кристаллов
(закон Гиббса - Кюри - Вульфа).
Тема 2. Смачивание
Смачивание. Краевой угол. Закон Юнга (силовой и энергетический выводы).
Соотношение между работами когезии и адгезии при смачивании.
Капиллярное поднятие жидкости, уравнение Жюрена, капиллярная
постоянная жидкости. Избирательное смачивание, как метод характеристики
поверхностей твердых тел (лиофильных и лиофобных). Полное смачивание
(термодинамическое условие).
Основные методы измерения поверхностного натяжения жидкостей и
поверхностной энергии твердых тел.
Раздел 4. Адсорбция на поверхности раздела фаз
Тема 1. Термодинамика процесса адсорбции
Адсорбция как самопроизвольное концентрирование на поверхности раздела
фаз веществ, снижающих межфазное натяжение. Поверхностно-активные и инактивные вещества (примеры). Относительность понятия "поверхностная
активность" (зависимость от природы контактирующих фаз). Поверхностноактивные металлы.
Термодинамика процесса адсорбции. Уравнение адсорбции Гиббса.
Зависимость поверхностного натяжения от концентрации ПАВ. Уравнение
Шишковского. Поверхностная активность, ее изменение в гомологических
рядах ПАВ. Термодинамическое обоснование правила Траубе - Дюкло.
Методы оценки поверхностной активности органических ПАВ. Работа
адсорбции. Динамический характер адсорбционного равновесия на
поверхности раздела раствор ПАВ - газ. Уравнение Лэнгмюра, его связь с
уравнениями Гиббса, Шишковского и Фрумкина.
Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ.
Адсорбция ПАВ на поверхности раздела несмешивающихся жидкостей.
Тема 2. Органические поверхностно-активные вещества (ПАВ)
Органические поверхностно-активные вещества (ПАВ). Классификация ПАВ
по молекулярному строению (анионо- и катионоактивные, неионогенные,
амфолитные); области применения ПАВ. Высокомолекулярные ПАВ
(примеры,
отличия
от
низкомолекулярных
ПАВ).
Проблема
биоразлагаемости ПАВ. Классификация ПАВ по механизму их действия
(смачиватели, диспергаторы, стабилизаторы, моющие вещества). Понятие о
гидрофильно-липофильном балансе (ГЛБ) молекул ПАВ.
Строение монослоев растворимых ПАВ. Двухмерное состояние вещества в
поверхностном слое, ориентация молекул в разреженных и в насыщенных
слоях. Уравнение состояния монослоя ПАВ. Расчет размеров молекул ПАВ.
Тема 3. Адсорбция ПАВ из растворов на поверхности твердых тел.
Правило уравнивания полярностей Ребиндера. Модифицирующее действие
ПАВ: гидрофилизация и гидрофобизация твердой поверхности. Управление
смачиванием в процессах флотации. Влияние адсорбционных слоев ПАВ на
смазочное действие и на граничное трение.
117
Раздел 5. Электроповерхностные явления в дисперсных системах
Тема 1. Двойной электрический слой
Двойной электрический слой (ДЭС). Причины образования ДЭС.
Термодинамическое равновесие поверхности раздела фаз с учетом
электрической энергии.
Модели строения ДЭС (теории Гельмгольца, Гуи - Чепмена, Штерна, Грэма).
Изменение потенциала в зависимости от расстояния от поверхности для
сильно и слабо заряженных поверхностей; влияние концентрации и заряда
ионов электролита.
Тема 2. Строение мицеллы гидрофобного золя
Строение мицеллы гидрофобного золя. Влияние концентрации и природы
электролита на величину и знак заряда коллоидных частиц. Основы ионного
обмена. Лиотропные ряды.
Тема 2. Электрокинетические явления
Электрокинетические явления: электрофорез, электроосмос, потенциалы
течения
и
оседания;
теория
Гельмгольца
Смолуховского.
Электрокинетический потенциал; граница скольжения. Методы определения
электрокинетического потенциала.
Модуль 2. КОЛЛОИДНЫЕ (ДИСПЕРСНЫЕ) СИСТЕМЫ
Раздел 6. Лиофобные системы
Тема 1. Методы получения дисперсных систем
Диспергационные методы получения дисперсных систем (золей, эмульсий,
пен, аэрозолей). Роль ПАВ в процессах получения дисперсных систем. Связь
работы диспергирования с поверхностной энергией твердых тел.
Использование
эффекта
Ребиндера
для
уменьшения
работы
диспергирования. Процессы диспергирования в природе и технике.
Конденсационные способы получения дисперсных систем. Образование
золей в процессе химических реакций
Тема 2. Термодинамика образования коллоидных частиц
Термодинамика гомогенного и гетерогенного образования коллоидных
частиц при фазовых переходах 1-го рода (теория Гиббса - Фольмера). Работа
образования зародышей новой фазы. Образование частиц дисперсной фазы в
процессах кристаллизации из растворов, конденсации пересыщенного пара,
кипения. Методы регулирования размеров частиц в дисперсных системах.
Основные методы очистки золей (диализ и ультрафильтрация).
Тема 3. Коллоидно - химические свойства высокомолекулярных соединений и
их растворов (молекулярные коллоиды)
Строение и свойства ВМС, Взаимодействие ВМС с растворителем
(ограниченный и неограниченный процесс набухания). Растворы ВМС.
Адсорбция ВМС
Раздел 7. Лиофильные дисперсные системы
Тема 1. Термодинамика образования лиофильных систем
Термодинамика образования лиофильных коллоидных систем; критерий
самопроизвольного диспергирования (критерий Ребиндера-Щукина).
Тема 2. Мицеллообразование в растворах ПАВ
118
Мицеллообразование в растворах ПАВ. Критическая концентрация
мицеллообразования (ККМ), основные методы определения ККМ.
Эмпирические закономерности изменения ККМ и минимального значения
поверхностного натяжения на границе раздела раствор ПАВ - воздух в
гомологических рядах ПАВ. Строение прямых и обратных мицелл при
различных концентрациях ПАВ.
Тема 3. Солюбилизация
Солюбилизация (коллоидное растворение органических веществ в прямых
мицеллах). Относительная солюбилизация, зависимость от температуры и
концентрации. Солюбилизация в неводных средах.
Раздел 8. Эмульсии, пены, аэрозоли
Тема 1. Эмульсии и пены
Классификация эмульсий, определение степени дисперсности. Эмульгаторы,
принципы выбора ПАВ для стабилизации прямых и обратных эмульсий.
Эмульсионные пленки; их строение и факторы, влияющие на устойчивость
эмульсионных пленок. Обращение фаз в эмульсиях. Твердые эмульгаторы.
Методы разрушения эмульсий. Практическое применение эмульсий.
Строение пен и их классификация. Кратность пен. Пенообразователи,
эффективность их влияния и связь с гидрофильно-липофильным балансом
используемых ПАВ. Влияние электролитов на пенообразующую способность
ПАВ. Пенные пленки, строение, факторы устойчивости. Черные пленки.
Практическое применение пен (примеры).
Тема 2. Аэрозоли
Классификация аэрозолей по агрегатному состоянию частиц дисперсной
фазы. Методы получения и измерения размеров аэрозольных частиц.
Молекулярно-кинетические
свойства
аэрозолей
(высокои
грубодисперсных).Электрические
свойства
аэрозолей,
причины
возникновения заряда на поверхности частиц. Агрегативная устойчивость
аэрозолей. Способы и особенности разрушения аэрозолей. Практическое
использование аэрозолей (примеры).
Модуль 3. УСТОЙЧИВОСТЬ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Раздел 9. Седиментационная устойчивость
Тема 1. Молекулярно-кинетические свойства и оптические свойства
дисперсных систем
Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Диффузия в
коллоидных системах. Закон Эйнштейна. Рассеяние света малыми частицами
(по Рэлею). Оптические свойства дисперсных систем при увеличении
размера частиц.
Тема 2. Седиментационно-диффузионное равновесие.
Седиментационно-диффузионное равновесие Метод Перрена определения
числа Авогадро.
Тема 3. Методы дисперсионного анализа
Седиментационный
анализ
полидисперсных
систем.
Константа
седиментации. Дифференциальная кривая распределения частиц по
119
размерам; интегральная кривая; построение их из данных по кинетике
накопления осадка. Нефелометрия. Ультрамикроскопия.
Раздел 10. Агрегативная устойчивость
Тема 1. Теория устойчивости гидрофобных золей
Теория устойчивости гидрофобных золей (теория ДЛФО). Термодинамика
тонких пленок. Расклинивающее давление по Дерягину. Молекулярная
составляющая расклинивающего давления. Учет молекулярной природы
контактирующих фаз, для тонких пленок и сферических частиц.
Электростатическая составляющая расклинивающего давления. Зависимость
энергии взаимодействия частиц дисперсной фазы от расстояния между ними.
Тема 2. Факторы, влияющие на агрегативную устойчивость
Основные факторы, влияющие на агрегативную устойчивость дисперсных
систем. Эффетивная упругость тонких пленок. Эффект Марангони - Гиббса;
причины возникновения.
Раздел 11. Коагуляция золей электролитами
Тема 1. Электролитная коагуляция
Порог коагуляции; зависимость критической концентрации электролита от
размера и заряда коагулирующего иона (правило Шульце - Гарди).
Коагуляция сильно и слабо заряженных золей (концентрационная и
нейтрализационная коагуляция). Флокуляция, гетерокоагуляция, адагуляция
(определения, примеры).
Тема 2. Кинетика коагуляции
Кинетика коагуляции. Теория быстрой коагуляции (Смолуховский);
основные положения теории медленной коагуляции. Обратимость процесса
коагуляции. Пептизация.
Раздел 12. Основы физико-химической механики
Способы описания механических свойсвт. Структурообразование в
дисперсных системах. Реологические свойства дисперсных систем. Эффект
ребиндера. Приложения эффекта ребиндера.
Раздел 13. Общее заключение
Физико-химические методы регулирования структурно-механических
свойств дисперсных систем на различных стадиях их формирования как
основная задача коллоидной химии. Коллоидно-химические основы охраны
природы.
В результате изучения дисциплины студенты должны
знать:
Перспективы развития коллоидной химии как теоретической базы
синтетической химии, химической технологии и технологии создания новых
материалов (в частности наноматериалов).
Основные законы коллоидной химии.
Физико-химические методы регулирования структурно-механических
свойств дисперсных систем на различных стадиях их формирования
Суть физико-химических явлений дисперсных систем, что даст
возможность целенаправленно регулировать многие технологические
120
процессы, в том числе такие, как создание новых материалов с заданными
свойствами
Коллоидно-химические основы охраны природы
уметь:
Применять основные законы коллоидной химии для обсуждения
полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз
данных.
Проводить физико-химический анализ поверхностных явлений и
процессов, протекающих в дисперсных системах.
Использовать методы регистрации и обработки результатов физикохимических экспериментов применительно к коллоидным системам.
Проводить оценку возможных рисков, включая экологические, на
основании
знания
закономерностей,
управляющих
поведением
анализируемых дисперсных систем.
Работать с установками и приборами, применяемыми в аналитических
и физико-химических исследованиях.
владеть практическими навыками:
Проведения химического эксперимента, использования физикохимических методов исследования поверхностных явлений и процессов,
протекающих в дисперсных системах.
Работы на современной учебно-научной аппаратуре при проведении
экспериментов.
Оценки основных процессов, протекающих в коллоидных системах с
использованием известных физико-химических моделей.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, лабораторные
работы, самостоятельная работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 8 семестре
121
Аннотация дисциплины
Квантовая химия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единиц (144 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины - получение студентами базовых сведений
по квантовой химии, необходимых для освоения специальных дисциплин, а
по окончании обучения в вузе – для грамотной, эффективной работы в сфере
профессиональной деятельности.
Задачами изучения дисциплины является: формирование компетенций,
позволяющих экспериментально работать в различных химических отраслях;
знаний о современная квантовой химии как теоретическом фундаменте
химической науки.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы)
Всего зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Лекции
практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
расчетно-графические задания (РГЗ)
Задачи
промежуточный контроль
Вид итогового контроля
4 (144)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
2 (72)
0.5 (18)
1 (36)
0.25 (9)
0.25 (9)
Основные дидактические единицы (разделы)
Модуль 1 . Введение и математический аппарат квантовой химии
1.
Предмет вычислительной теоретической химии. Современная
квантовая химия как теоретический фундамент химической науки.
Качественные теории строения и реакционной способности. Методы
моделирования структуры материалов и супермолекул, неэмпирические,
122
полуэмпирические и молекулярно-механические методы. Расчет физических
свойств молекул и материалов. Компьютерные программы моделирования
структуры и свойств. Предмет курса, основные объекты и разделы.
2.
Начала квантовой теории. Атом Бора. Гипотеза де Бройля.
Квантовые состояния. Волновые функции. Наблюдаемые. Интерпретация
Борна. Постулаты квантовой теории. Уравнение Шредингера. Примеры
решения уравнения Шредингера: прямоугольная потенциальная яма,
гармонический осциллятор.
3.
Теория момента импульса. Переход к сферической системе
координат. Присоединенные полиномы Лежандра. Собственные функции
оператора Lz. Коммутационные соотношения для компонент момента
импульса. Правила сложения. Атом водорода.
4.
Многоэлектронные атомы. Приближение независимых электронов.
Определители Слэйтера. Энергия определителя Слэйтера. Полные
орбитальные и спиновые квантовые числа. Метод самосогласованного поля.
Метод Хартри-Фока. Канонические и неканонические орбитали. Сродство к
электрону и потенциал ионизации. Орбитальные энергии и полная энергия.
Теорема Купманса.
Модуль 2 Методики расчета молекулярных систем
5.
Молекулярные системы. Разделение электронного и ядерного
движений. Адиабатическое приближение. Электронные, колебательные и
вращательные состояния молекул. Представление молекулярных орбиталей
(МО) как линейной комбинации атомных (ЛКАО). Разрыхляющие и
связывающие молекулярные орбитали. Метод Рутана ССП МО ЛКАО.
Представление о неэмпирических и полуэмпирических методах.
Классификация методов. Сходимость к самосогласованному полю.
Процедура энергетического сдвига вакантных состояний.
6.
Типы базисов атомных орбиталей. Приближенные аналитические
функции атомных орбиталей Слэйтера и Гаусса. Контрактированные
базисные наборы. Базисные наборы Попла и базисные наборы ХузинагиДаннинга. Базисные наборы атомных натуральных орбиталей. Анализ
орбитальных заселенностей. Засиленности Малликена и Левдина.
Локализованные орбитали.
7.
Метод функционала плотности. Теорема Хохенберга-Кона.
Приближение локального функционала плотности. Метод Xα. VWNпараметризация. Обобщенное градиентное приближение. Гибридные
функционалы. Преимущества и недостатки метода функционала плотности.
Программные реализации метода функционала плотности.
8.
Неэмпирические методы учета электронных корреляций. (Постхартри-фоковские схемы). Эффекты электронной корреляции. Слейтеровские
детерминанты возбужденных состояний. Конфигурационное взаимодействие.
Вычисление
матричных
элементов.
Многоконфигурационное
самосогласованное поле. Самосогласованное поле полного активного
123
пространства. Теория возмущений Моллера-Плессета. Сопряженные
уравнения кластерного оператора генерации возбужденных состояний.
9.
Теоретическое
моделирование
профиля
реакций.
Теория
переходного состояния. Равновесные конфигурации молекул и седловые
точки. Расчет составляющих энергии Гиббса. Анализ поверхности
потенциальной энергии. Методы оптимизации геометрии. Поиск по методу
Ньютона-Рафсона. Расчет и диагонализация гессиана.
Оптимизация
структуры переходных состояний. Путь реакции и координата реакции.
Сканирование поверхности потенциальной энергии.
10. Зонная теория. Периодические граничные условия. Разложение
волновых функций по плоским волнам. Зонная картина электронного
строения. Функции Блоха. Функции Ванье. Проводники и изоляторы.
Нарушения симметрии. Электронная структура вблизи поверхности.
Особенности расчетов полубесконечных кристаллов.
В результате изучения дисциплины студенты должны
знать:
основные приближения квантовой химии и принципы методов,
используемых при расчетах электронной структуры, строения и реакционной
способности химических соединений.
уметь:
пользоваться современными представлениями квантовой химии для
объяснения специфики поведения химических соединений и современным
программным обеспечением расчетных методов квантовой химии.
владеть
технологией использования расчетных результатов квантовой
механики в статистической термодинамике, теории элементарного акта
химических превращений, молекулярной спектроскопии и других разделах
современной химии.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, самостоятельная
работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 7 семестре
124
Аннотация дисциплины
Кристаллохимия
Является дисциплиной по выбору студента. Общая трудоемкость
изучения дисциплины составляет 4 зачетных единиц (144 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: получение студентами
фундаментальных понятий, представлений и физико-химических моделей,
используемых при описании структуры химических соединений в
кристаллическом состоянии, что даст возможность использовать полученные
знания по атомному строению кристаллов для изучения физических и
химических свойств кристаллических веществ.
Задачей изучения дисциплины является: формирование у студентов
знаний об основных особенностях кристаллической структуры химических
соединений и их взаимосвязи с физико-химическими характеристиками,
ознакомление студентов с современными методами структурного анализа.
Структура дисциплины:
аудиторные занятия: 2 з.е. (72 ч.)
лекции 1 з.е. (36 ч)
практические занятия 1 з.е. (36 ч)
самостоятельная работа: 2 з.е. (72 ч.)
изучение теоретического курса 0,5 з.е. (18 ч.)
задачи 0,5 з.е. (18 ч.)
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Введение. Симметрия кристаллов (14 ч.)
Предмет и задачи кристаллохимии. Рентгеноструктурный анализ –
основной экспериментальный метод кристаллохимии. Основные аспекты
кристаллохимии: стереохимический, кристаллоструктурный, характеристика
химических связей, зависимость свойств кристаллов от их строения.
Многообразие кристаллических структур. Кристаллохимия как часть химии
и кристаллографии.
Закрытые операции и элементы симметрии. Теоремы о сочетаниях
закрытых элементов симметрии. Кристаллографические точечные группы
симметрии. Международные символы и символы Шенфлиса. Единичные и
полярные
направления.
Стереографические
проекции
кристаллов.
Трансляции. Кристаллографические системы координат. Сингонии.
Элементарная ячейка. Кристаллическая решетка. Решетки Бравэ. Открытые
операции и элементы симметрии.
Пространственные группы симметрии. Общие и частные правильные
системы точек. Сайт- симметрия. Узловые ряды и узловые сетки.
125
Межплоскостные расстояния. Миллеровские индексы. Число формульных
единиц и рентгеновская плотность. Координационное число и
координационный полиэдр. Собственная симметрия координационных
полиэдров, молекул и сложных ионов. Структурные типы. Изоточечность,
изоструктурность, изотипность.
Полиэдрический метод изображения структур. Представление о теории
плотнейших шаровых упаковок. Простейшие структурные типы и
соотношения между ними. Описание структур в терминах шаровых упаковок
и кладок. Семейства кристаллических структур. Островные, цепочечные,
слоистые и каркасные структуры. Структуры с неоднородными фрагментами.
Структуры со статистической и неполной упорядоченностью.
Кристаллоструктурные характеристики атомов и химических связей. Общая
теория межатомных взаимодействий.
Межатомное расстояние и прочность связи. Валентное усилие связи.
Основные типы кристаллохимических радиусов атомов (ионные,
ковалентные, металлические, орбитальные, ван-дер-ваальсовы). Систематика
кристаллических структур по типу связи. Гомо- и гетеродесмические
структуры. Разбиение пространства. Разбиение Вороного-Дирихле.
Важнейшие характеристики полиэдров Вороного-Дирихле. Влияние
природы и валентного состояния атомов на характеристики полиэдров
Вороного-Дирихле. Принцип плотнейшего заполнения пространства.
Принцип равномерности.
Модуль 2. Основы рентгеноструктурного анализа (8 ч.)
Дифракция рентгеновских лучей. Уравнение Брэгга-Вульфа. Основные
методы рентгенографии. Основы рентгенофазового анализа. Основные этапы
анализа структуры кристалла. Представление о методах определения
координат атомов. Структурные амплитуды.
Распределение электронной плотности. Фактор расходимости. Современные
источники кристаллоструктурной информации: Важнейшие компьютерные
базы кристаллоструктурных данных. Возможности компьютерных методов
поиска и анализа кристаллоструктурной информации.
Модуль 3. Описание и систематика кристаллических структур (14 ч.)
Структуры простых веществ. Координация атомов. Правило ЮмРозери. Изменение характера структуры по группам периодической таблицы.
Типы изоморфизма. Твердые растворы. Предел изоморфной заместимости и
морфотропия.
Изоморфизм
с
заполнением
пространства.
Типы
полиморфизма. Политипия. Термодинамика полиморфных превращений.
Механизм полиморфных превращений.
Структуры бинарных соединений. Интерметаллиды. Сплавы. Фазы
Лавеса. Фазы Юм- Розери. Структуры соединений металлов с неметаллами
(АХ). Структуры, описываемые в терминах шаровых упаковок и кладок.
Ажурные структуры. Факторы, определяющие выбор структурного типа.
Роль типа химической связи. Особенности координации переходных и
непереходных металлов. Кластеры.
126
Важнейшие структурные типы тернарных соединений. Правило
Полинга о валентных усилиях связей. Структурный тип перовскита. Сегнетои антисегнетоэлектрические свойства веществ с искаженной структурой
перовскита. Строение высокотемпературных проводников.
Структурный тип шпинели. Нормальные и обращенные шпинели.
Ферриты и их техническое значение. Связь строения и магнитных свойств
соединений, кристаллизующихся по типу шпинели.
Островные структуры солей кислородсодержащих кислот. Структуры
фосфатов и силикатов. Классификация структур силикатов. Зависимость
физических свойств силикатов от их строения. Изовалентный и
гетеровалентный изоморфизм в силикатах. Природные и синтетические
цеолиты, их структура и применение.
Строение координационных соединений. Особенности строения σ- и πкомплексов. Типы координации полидентатно-мостиковых лигандов.
Обозначения типов координации.
Кристаллохимические формулы комплексов. Основные черты строения
комплексонатов.
Основные факторы, влияющие на структуру кристаллов.
Органическая кристаллохимия Стереохимия органических молекул.
Соотношение собственной симметрии молекулы и симметрии позиции.
Теория плотной упаковки молекул.
Молекулярное координационное число. Упаковка по принципу
“выступ к впадине”.
Специфические межмолекулярные контакты. Межмолекулярные
водородные связи. Клатраты.
Структуры полимеров и биополимеров. Белки и полинуклеотиды.
Строение реальных кристаллов. Важнейшие типы дефектов. Точечные
дефекты. Дислокации. Мозаичность. Структура поверхности и твердых
пленок. Влияние дефектов кристаллов на их свойства. Доменные структуры.
Квазикристаллы и несоразмерные структуры.
Ротационно-кристаллическое состояние. Особенности структуры
твердых электролитов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
 фундаментальные
понятия,
терминологию
и
символику
кристаллохимии;
 систематику кристаллических структур важнейших классов простых и
сложных неорганических и органических соединений;
 суть основных методов кристаллохимического анализа.
уметь:
 решать задачи по кристаллохимии;
 осуществлять поиск необходимой кристаллоструктурной информации;
127
 использовать первичную кристаллоструктурную информацию для
определения основных особенностей строения кристаллических
веществ.
владеть:
 знаниями о важнейших теоретических моделях, используемых в
кристаллохимии для описания пространственного строения кристаллов
и выявления зависимостей между их составом и строением
 навыками использования структурных данных (в том числе банки этих
данных) в химическом исследовании.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 7 семестре
128
Аннотация дисциплины
Строение вещества
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных единиц
(144 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины – получение студентами базовых сведений
по строению вещества, основные положения классической теории
химического строения, молекулярные модели различного уровня в
современной теории химического строения, необходимых для освоения
специальных дисциплин.
Задачами изучения дисциплины является: формирование компетенций,
которые помогут раскрыть роль строения веществ при описании микро- и
макроскопических объектов систем,
рассмотреть основные методы
экспериментального и теоретического описания строения молекул и веществ;
дадут возможность студентам эффективно применять в профессиональной
деятельности полученные знания, умения и навыки.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы)
Вид учебной работы
Всего зачетных единиц (часов)
Общая
трудоемкость
Аудиторные
занятия:
дисциплины
Лекции
практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса
Реферат
(ТО)
Задачи
промежуточный контроль
Вид итогового контроля
4 (144)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
2 (72)
0.5 (18)
0.5 (18)
0.25 (9)
0.5 (18)
зачет
Основные дидактические единицы (разделы)
129
Модуль 1 . Строение молекул
1. Введение в теорию строения вещества. Содержание понятий
“строение вещества” и “структура вещества”. Различные аспекты термина
“строение молекул”: топологический, геометрический, электронный и др.
Упорядоченные и неупорядоченные структуры конденсированных фаз.
Общий обзор методов экспериментального и теоретического изучения
строения молекул и строения веществ.
2. Основы классической теории химического строения. Основные
положения классической теории химического строения. Молекулярные
модели различного уровня в современной теории химического строения.
Структурная формула и граф молекулы. Величины, определяющие
геометрическую конфигурацию молекулы: межъядерные расстояния,
валентные углы, двугранные и торсионные углы. Внутреннее вращение.
Конформации молекул.
3. Физические основы учения о строении молекул. Механическая
модель молекулы. Потенциалы парных взаимодействий. Метод
молекулярной механики при анализе строения молекул. Общие принципы
квантово-механического описания молекулярных систем. Стационарное
уравнение Шрёдингера для свободной молекулы. Адиабатическое
приближение. Квантовые состояния молекулы (электронные, колебательные,
вращательные). Потенциальные поверхности электронных состояний
молекул. Их общая структура и различные типы. Равновесные конфигурации
молекул. Структурная изомерия. Оптические изомеры. Колебания молекул.
Среднеквадратичные смещения атомов (амплитуды колебаний). Нормальные
колебания, частоты нормальных колебаний и частоты основных
колебательных переходов. Колебания с большой амплитудой. Вращение
молекул как целого. Различные типы молекулярных волчков. Электронное
строение молекул. Молекулярные орбитали. Интерпретация строения
молекул на основе орбитальных моделей.
4. Симметрия молекулярных систем. Элементы и операции симметрии
ядерной конфигурации молекулы. Точечные группы симметрии. Понятие о
представлениях групп и характерах представлений. Общие свойства
симметрии волновых функций и потенциальных поверхностей молекул.
Классификация квантовых состояний молекул по симметрии. Симметрия
атомных и молекулярных орбиталей. Влияние симметрии равновесной
конфигурации ядер на свойства молекул и их динамическое поведение
(дипольный момент и моменты инерции, форма нормальных колебаний,
вырождение состояний, сохранение орбитальной симметрии при химических
реакциях и т.п.). Орбитальные корреляционные диаграммы.
5. Электрические и магнитные свойства. Постоянные внешние
электрическое и магнитное поля. Дипольный момент и поляризуемость
молекул, магнитный момент и магнитная восприимчивость молекул.
Эффекты Штарка и Зеемана. Магнитно-резонансные (ЭПР и ЯМР) методы
исследования строения молекул. Оптические спектры молекул. Вероятности
130
переходов и правила отбора при переходах между различными квантовыми
состояниями молекул. Связь спектров молекул с их строением. Определение
структурных характеристик молекул из спектроскопических данных.
Модуль 2 Строение конденсированных фаз.
1. Межмолекулярные взаимодействия. Основные составляющие
межмолекулярных
взаимодействий.
Влияние
межмолекулярных
взаимодействий на свойства веществ. Молекулярные комплексы (комплексы и др.). Кластеры атомов и молекул. Ван-дер-ваальсовы молекулы.
Водородная связь.
2. Структурная классификация конденсированных фаз. Идеальные
кристаллы. Кристаллы с неполной упорядоченностью. Доменные структуры.
Жидкие кристаллы и другие мезофазы. Аморфные вещества. Жидкости.
Особенности строения полимерных фаз.
3. Строение кристаллов. Кристаллическая решетка и кристаллическая
структура. Реальные кристаллы. Типы дефектов в реальных кристаллах.
Симметрия кристаллов. Кристаллографические точечные группы симметрии,
типы решеток, понятие о пространственных группах симметрии кристаллов.
Атомные, ионные, молекулярные и другие типы кристаллов. Цепочечные,
слоистые и каркасные структуры. Динамика кристаллической решетки.
Фононный спектр. Строение твердых растворов. Упорядоченные твердые
растворы.
4. Зонная теория. Периодические граничные условия. Разложение
волновых функций по плоским волнам. Зонная картина электронного
строения. Функции Блоха. Функции Ванье. Проводники и изоляторы.
Нарушения симметрии. Электронная структура вблизи поверхности.
Особенности расчетов полубесконечных кристаллов.
5. Поверхность конденсированных фаз. Особенности строения
поверхности кристаллов и жидкостей. Структура границы раздела
конденсированных фаз. Молекулы и кластеры на поверхности. Структура
адсорбционных слоев.
В результате изучения дисциплины студенты должны
знать:
базовые принципы теории строения молекул, лежащие в основе
современной теории связи физических и химических свойств молекул с их
строением в основном и возбужденным состояниях. Представлять общую
картину строения вещества в различных агрегатных состояниях и знать
особенности строения поверхности конденсированных фаз.
уметь:
пользоваться современными представлениями химии для
объяснения состава и строения химических соединений и применять
знания о строении веществ для прогнозирования их свойств.
владеть:
навыками решения задач с применением знаний о принципах
строения молекул.
131
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, самостоятельная
работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 8 семестре
132
Аннотация дисциплины
Химия поверхностных явлений
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единицы (144 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины – получение студентами фундаментальных
знаний о поверхностных явлениях, которые позволят углубленно изучить
сущность многих физико-химических явлений, что даст возможность
целенаправленно регулировать многие технологические процессы, в том
числе такие, как создание новых материалов с заданными свойствами,
совершенствование в экологическом и физико-химическом плане уже
существующих технологий; приобретение сведений необходимых для
освоения специальных дисциплин, а по окончании обучения в вузе – для
грамотной, эффективной работы в сфере профессиональной деятельности.
Предметом курса являются явления, протекающие на границах раздела
конденсированных сред.
Основной задачей изучения дисциплины является теоретической и
практической баз которые дадут возможность студентам эффективно
применять в профессиональной деятельности полученные знания,
умения и навыки.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы)
Всего зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
задачи
Вид итогового контроля
133
4 (144)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
зачет
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Поверхность раздела фаз.
Тема 1. Введение
Классификация поверхностных явлений и основные фундаметнальные
представления-проблемы химии поверхностных явлений.
Тема 2. Поверхности жидкостей
Поверхностная энергия жидкостей. Термодинамика поверхности
жидкости. Структура поверхностного слоя жидкости. Ориентация молекул в
поверхностном слое жидкости. «Равновесные» капиллярные волны на
поверхности жидкости и их влияние на структуру поверхности
Поверхность
жидких
металлов.
Температурная
зависимость
поверхностного натяжения. Поверхность жидкости вблизи критической
точки. Сферические поверхности. Давление пара над искривленной
поверхностью. Поверхности произвольной кривизны.
Тема 3. Нерастворимые монослои на поверхности жидкости
Монослои и их состояния. Термодинамика монослоев. Особенности
плавления двумерных систем. Фазовые переходы в монослоях. Уравнения
состояния монослоев. Пленки Ленгмюра—Блоджетт.
Тема 4. Поверхностное натяжение растворов
Уравнение Гиббса. Поверхностное натяжение растворов электролитов.
Поверхностное натяжение растворов: Поверхностное натяжение идеальной
смеси одинаковых по размеру молекул. Влияние неидеальности раствора на
поверхностное натяжение. Точные формулы для поверхностного натяжения
и поверхностного профиля плотности раствора. Растворы ионных и
неионных поверхностно-активных веществ.
Тема 5. Граница раздела жидкость/жидкость
Межфазное натяжение на границе двух растворов. Правило Антонова.
Жидкие линзы. Самопроизвольное эмульгирование. Микроэмульсии.
Заряженные поверхности.
134
Тема 6. Поверхности твердых тел.
Термодинамика поверхностей твердых тел. Анизотропия поверхностного
натяжения. Структура поверхности кристаллов. Реконструкция поверхности.
Огрубление
поверхности.
Фрактальные
поверхности.
Плавление
поверхности.
Поверхностная сегрегация в твердых телах.
Глава 7. Электронная структура поверхности.
Теоретическое обоснование существования поверхностных электронных
состояний. Поверхности металлов. Поверхности полупроводников.
Поверхности диэлектриков. Таммановские поверхностные состояния.
Поверхностные уровни типа Шокли.
Тема 8. Поверхность раздела твердое тело/газ
Силы взаимодействия молекул с поверхностью. Термодинамика
адсорбции. Физическая и химическая адсорбция. Изотермы адсорбции Генри
и Ленгмюра (изотерма Генри и константа Генри, изотерма Ленгмюра).
Уравнение БЭТ. Фазовые переходы в адсорбционных слоях. Деформация
твердых тел при адсорбции. Реконструкция поверхности под действием
адсорбатов. Адсорбция на металлах (физическая адсорбция, химическая
адсорбция). Адсорбция на полупроводниках. Влияние адсорбции на
электронные поверхностные состояния.
Тема 9. Поверхность раздела твердое тело/жидкость
Краевой угол. Гистерезис краевого угла. Линейное натяжение. Краевой
угол на гетерогенной поверхности. Краевой угол на фрактальной
поверхности. Переходы смачивания.
Тема 10. Методы определения межфазной энергии
Методы определения поверхностного натяжения жидкостей (статические
методы: метод капиллярного поднятия, метод висячей или неподвижной
капли, дифференциальный метод Ленгмюра для тонких пленок;
полустатические методы: метод максимального давления пузырька, метод
отрыва кольца Дю-Нуи, метод уравновешивания пластинки (метод
Вильгельми), метод вращающнейся капли, метод взвешивания капель
(сталагмометрический); динамические методы: метод капиллярных волн,
метод колеблющейся струи жидкости, определение скорости истечения
жидкости в капиллярных трубках). Методы определения удельной свободной
135
поверхностной энергии твердых тел: метод нулевой ползучести, метод
расщепления.
Модуль 2. Адсорбционные явления
Тема 11. Адсорбция из растворов.
Адсорбция неэлектролитов. Решеточная модель. Модель двух фаз.
Адсорбция электролитов. Двойной электрический слой. Адсорбция
поверхностно-активных веществ (адсорбция неионогенных поверхностноактивных веществ, адсорбция ионогенных поверхностно-активных веществ).
Адсорбция полимеров (приближение среднего поля, скейлинговый подход).
Адсорбция полиэлектролитов.
Тема 12. Пленки и прослойки.
Поверхностные силы и расклинивающее давление (воздушная прослойка,
жидкие прослойки, искривленные границы фаз). Электростатическая
составляющая расклинивающего давления. Потенциал ДЛФО (молекулярная
и электростатическая составляющие). Свободные пленки. Смачивающие
пленки
Модуль 3. Поверхностные процессы.
Тема 13. Кинетика формирования новой фазы.
Гомогенная нуклеация. Спинодальный распад. Эволюция зародышей
новой фазы. Зарождение и рост кристаллов. Гетерогенная нуклеация.
Конденсация на ионах. Гетерогенная нуклеация. Конденсация на подложках.
Гетерогенная нуклеация. Эпитаксия. Рост фрактальных поверхностей.
Тема 14. Динамика поверхности жидкости.
Капиллярные волны (идеальная жидкость, вязкая жидкость, влияние
поверхностно-активных веществ на распространение капиллярных волн).
Поверхностные потоки. Динамическое поверхностное натяжение. Движение
плоского фронта жидкости. Течения Марангони (конвекция Бенара —
Марангони, волновое движение Марангони, межфазная турбулентность).
Рассеяние света на поверхности жидкости.
Тем 15 Испарение с поверхности жидкости
136
Кинетика испарения. Коэффициент конденсации. Скачки давления и
температуры у поверхности испарения. Эффект инверсии профиля
температуры. Испарение в «инертный» газ. Влияние монослоев на скорость
испарения. Испарение и рост капель.
Тема 16. Поверхность раздела твердое тело/ неравновесный газ.
Рассеяние газа на твердой поверхности. Коэффициенты аккомодации.
Взаимодействие газа с фононами. Индикатрисы рассеяния. Скольжение газа
по поверхности. Термо- и диффузиофорез частиц в газе. Диффузия по
твердой поверхности. Миграция кластеров по поверхности.
Тема 17. Движение жидкости по твердой поверхности.
Кинетика растекания капель. Динамический краевой угол. Кинетика
капиллярного поднятия (пропитки). Граничная вязкость и скольжение
жидкости. Диффузионно-капиллярные течения. Электрокапиллярное
течение. Термофорез в жидкостях. Диффузиофорез в жидкостях.
Электрофорез частиц.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- роль науки о поверхностных явлениях в химических технологиях
и в жизни людей;
- основные понятия, современные направления и термодинамику
поверхностных явлений,
- о поверхностном натяжении жидкостей и поверхностной энергии твердых
тел, методы расчета и измерений;
- о неравновесной термодинамике поверхностных явлений;
- основные законы капиллярных явлении;
- адсорбционные и адгезионные явления, поверхностно-активные вещества,
- иметь представления о самоорганизации в адсорбционных слоях,
- о влиянии поверхностных эффектов на механические свойства, эффектах
Иоффе и Ребиндера;
- неравновесные электронные процессы на поверхности;
137
- суть физико-химических поверхностных процессов явлений, что
даст
возможность
целенаправленно
регулировать
многие
технологические процессы, в том числе такие, как создание новых
материалов с заданными свойств.
уметь:
- использовать знания, умения и навыки в области химии поверхностных
явлений для интерпретации, моделирования и прогноза физико-химических
свойств широкого круга материалов, а также процессов их получения,
включая объекты, полученные самостоятельно в рамках научноисследовательской деятельности;
владеть:
- профессионально профилированными знаниями и практическими навыками
в области химии поверхностных явлений.
- практическими навыками оценки основных процессов, протекающих на
поверхности с использованием известных физико-химических моделей.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, самостоятельная
работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 8 семестре
138
Аннотация дисциплины
Теория коррозии и защиты металлов
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных единиц
(144 часа).
Цель изучения курса «Теория коррозии и защиты металлов» –
формирование у студентов системы знаний по обоснованию и реализации
ресурсосберегающих решений при выборе конструкционных материалов и
защите их от коррозии во всех сферах природной и производственной
деятельности.
Задачами преподавания курса являются:
 формирование представлений о роли процессов коррозии в техногенных
системах;
 изучение теоретических основ коррозионных процессов;
 изучение практических аспектов коррозии;
 закрепление полученных теоретических представлений в примерах и
задачах по данному курсу.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Вид учебной работы, 9 семестр
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
Всего
зачетных
единиц
(часов)
4 (144)
1,94 (70)
0,78 (28)
1,16 (42)
Самостоятельная работа:
2,06 (74)
изучение теоретического курса (ТО)
реферат (РФ)
задачи (РЗ)
Вид итогового контроля
0,78 (28)
0,78 (28)
0,5 (18)
зачет
139
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Химическая коррозия металлов
Раздел 1. Введение
Тема 1. Предмет и задачи курса
Понятие коррозии. Значение коррозии и защиты металлов для народного
хозяйства.Экологические проблемы коррозии.
Тема 2. Коррозионные процессы
Классификация коррозионных процессов по механизму процесса и по виду
коррозионной среды и условиям протекания. Классификация коррозионных
процессов по характеру разрушения. Показатели коррозии.
Раздел 2. Термодинамические и кинетические аспекты химической
коррозии
Тема 3. Термодинамика химической коррозии
Механизм химической коррозии. Жаростойкость. Жаропрочность.
Термодинамические условия протекания процесса химической коррозии.
Плёнки на металлах.Условие сплошности. Адсорбция окислителя на
поверхности металла. Дефекты в кристаллической решетке.
Тема 4. Кинетика химической коррозии
Скорость коррозии. Рост пористой незащитной плёнки. Рост сплошных
(защитных) плёнок. Тонкие пленки, законы роста. Толстые плёнки.
Диффузионный контроль скорости роста. Диффузионно-кинетический
контроль скорости роста. Контроль внутренней и внешней массопередачи.
Диффузионный перенос через поверхность раздела фаз, сопровождающийся
химической реакцией. Многослойные толстые плёнки. Три группы металлов
в соответствии с характером окисления. Шкала коррозионной стойкости
металлов. Напряжения в защитных плёнках и разрушение этих плёнок.
Влияние различных факторов на скорость химической коррозии
(температура, давление, состав газовой среды, состав сплава).Окисление
сплавов (теории:Вагнера-Хауффе; А. Смирнова; В. Тихомирова). Двойные
оксиды в окалине. Внутреннее окисление сплавов. Окисление
дисперсноупроченных материалов. Теории жаростойкого легирования.
Коррозия металлов в неэлектролитах.
140
Модуль 2. Электрохимическая коррозия металлов
Раздел
3.
Термодинамические
электрохимической коррозии
и
кинетические
аспекты
Тема 5. Термодинамика электрохимической коррозии
Понятие электрохимической коррозии.Равновесный или обратимый
электродный потенциал. Необратимый электродный потенциал, схема
установления. Коррозионные гальванические элементы.Типы коррозионных
гальванических элементов. Диаграммы Пурбе.
Тема 6. Кинетика электрохимической коррозии
Скорость электрохимической коррозии.Показатели электрохимической
коррозии металлов.Катодные и анодные процессы короткозамкнутых
гальванических элементов. Поляризация электродов. Коррозия с
кислородной деполяризацией. Коррозия с водородной деполяризацией.
Смешанная
кислородно-водородная
деполяризация.
Коррозионные
диаграммы Эванса. Влияние различных факторов на ток коррозии. Шесть
основных случаев контроля коррозии по Томашову. Пассивность металлов.
Раздел 4. Факторы, влияющие на электрохимическую коррозию
Тема 7. Внутренние и внешние факторы электрохимической коррозии
Термодинамическая устойчивость и положение металла в периодической
системе элементов Д. И. Менделеева. Влияние состава и структуры сплава
на скорость коррозии. Влияние состава и концентрации коррозионной среды
на скорость коррозии. Влияние кислотности (величины pH) на скорость
коррозии. Влияние температуры, давления и перемешивания на скорость
коррозии. Влияние внешнего электрического тока на скорость коррозии.
Модуль 3. Особые виды коррозионных разрушений
Раздел 5. Коррозия участков поверхности
Тема 8. Локальная коррозия
Питтинговая коррозия. Язвенная
Межкристаллитная коррозия.
коррозия.
Щелевая
Раздел 6. Атмосферная коррозия
Тема 9. Параметры атмосферы и виды атмосферной коррозии
141
коррозия.
Влажность воздуха. Сухая атмосферная коррозия. Влажная атмосферная
коррозия. Мокрая атмосферная коррозия. Влияние загрязнений атмосферы
на скорость коррозии. Влияние метеорологических параметров на скорость
коррозии.
Модуль 4. Методы защиты металлов от коррозии
Раздел 7. Защитные покрытия
Тема 10. Металлические покрытия
Металлические
гальванические
защитные
покрытия,
подготовка
поверхности, виды покрытий. Термодиффузионные покрытия. Метод
погружения в расплавленный металл, плакирование, металлизация
напылением.
Тема 11. Неметаллические покрытия
Неорганические покрытия. Органические покрытия.
Раздел 8. Изменение параметров коррозионной среды
Тема 12. Ингибиторы коррозии
Анодные ингибиторы. Катодные ингибиторы. Ингибиторы атмосферной
коррозии. Антикоррозионные смазки.
Тема 13. Снижение агрессивности коррозионной среды
Способы изменения состава коррозионной среды.
Тема 14. Методы защиты от атмосферной коррозии
Нанесение покрытий. Легирование металлов. Использование ингибиторов.
Комплексная защита.
Раздел 9. Электрохимическая защита
Тема 15. Методы электрохимической защиты
Катодная защита внешним током. Протекторная защита. Анодная защита.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
 основы теории коррозионных
электропроводящих средах;
процессов
142
в
газовых
и
жидких
 общие сведения о состоянии и изменении свойств конструкционных
материалов под влиянием техногенных и антропогенных факторов;
 основные источники коррозионного воздействия на конструкционные
материалы при строительной и производственной деятельности, их
качественные и количественные характеристики, методы и способы
прогнозирования надежности оборудования и последствий коррозионного
воздействия;
 концепцию комплексного обеспечения защиты материалов от коррозии.
уметь:
 оценить характер влияния окружающей или производственной среды на
закономерности течения коррозионных процессов;
 выбрать конструкционный коррзионностойкий материал;
 обосновать конструкцию аппарата и комплекс мероприятий по защите
оборудования и транспортных коммуникаций от коррозионного воздействия
окружающей среды.
владеть: теоретическими навыками для анализа практических вопросов
коррозионных процессов
Виды учебной работы: лекции, практические занятия,
работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 9семестре.
143
самостоятельная
Аннотация дисциплины
Равновесие в растворах
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных единиц
(144 часа).
Цель преподавания дисциплины
Многие процессы в окружающем нас мире протекают в растворах,
например все реакции в биологических системах. Поведение и свойства
растворов преимущественно определяются составом и строением частиц
растворенного вещества. Растворы - такие системы, для которых, как
правило, характерно быстрое установление истинного химического
равновесия. Состав и строение частиц в растворе определяется их
относительной термодинамической устойчивостью. Учение о равновесии в
растворах является одной из важнейших частей современной неорганической
и физической химии. Поэтому дипломированный специалист должен
обладать достаточно глубокими теоретическими знаниями в области
равновесий в жидких средах и уметь решать практические задачи по
определению реального состава и концентраций химических форм в растворе
с использованием справочной литературы.
Целью преподавания дисциплины является формирование у студентов
фундаментальных знаний, посвященных состоянию химических элементов и
термодинамике равновесных процессов в растворах.
Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины предполагается:
- сформировать у студентов современные теоретические представления и
привить навыки решения практических задач в области анализа и описания
химических равновесий в растворах;
- сформировать навыки применения своих знаний для решения различных
практических задач, связанных с химией растворов.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
144
Вид учебной работы, 9 семестр
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
Всего
зачетных
единиц
(часов)
4 (144)
1,94 (70)
0,78 (28)
1,16 (42)
Самостоятельная работа:
2,06 (74)
изучение теоретического курса (ТО)
реферат (РФ)
задачи (РЗ)
Вид итогового контроля
0,78 (28)
0,78 (28)
0,5 (18)
зачет
Основные дидактические единицы (разделы):
МОДУЛЬ 1. «Теоретические основы для описания равновесия в
растворах»
РАЗДЕЛ 1. Общие сведения о растворах
Тема 1. Актуальность изучения состояния вещества в растворах
Роль водных растворов в быту, биологии, медицине, гидрометаллургии.
Особенности физических и химических свойств воды. Диаграмма состояния.
Магнитная вода, работы Пикарди. Образование растворов. Механизмы
процессов растворения ионных и ковалентных веществ.
Тема 2. Особенности поведения водных и неводных растворов
Самоионизация неводных растворителей. Достоинства и ограничения теории
сольвосистем. Донорное число растворителя – как мера его сольватирующей
способности.
РАЗДЕЛ 2. Растворы неэлектролитов и электролитов, сольватация
Тема 3. Растворы неэлектролитов
Растворимость неэлектролитов в растворах. Уравнение Сеченова.
Растворимость газов. Константа Генри. Сольватация неэлектролитов.
Эффекты высаливания и всаливания, их интерпретация.
Тема 4. Электролитическая диссоциация
Коллигативные свойства для ионных растворов. Теория электролитической
диссоциации. Истинные электролиты и ионогены. Степень и константа
диссоциации. Слабые кислоты и слабые основания. Константы ионизации
145
(Кион), константы диссоциации (Кд). Влияние природы растворителя и
электролита на равновесия "ионоген - ионные пары - сольватированные ионы
Тема 5. Кислотно-основные свойства
Соотношения между экспериментальными (справочные данные) константами
диссоциации (Кэксп), Кион и Кд. pKa и pKb, их взаимосвязь. Влияние ионного
потенциала центрального иона оксигидроксидов на кислотные и основные
свойства. Амфотерные электролиты (z/r=3.5-9.5).
Тема 6. Сольватация и гидратация ионов и нейтральных молекул
Особенности гидратации катионов и анионов. Физико-химическая теория
растворов. Термодинамика образования растворов. Роль энтропийного и
энтальпийного факторов.
Тема 7. Ионное взаимодействие в
Контактные и сольватноразделенные ионные пары. Три гидратационные
сферы катионов металлов. Особенности их формирования в водноорганических растворах. Пересольватация.
РАЗДЕЛ 3. Ионные равновесия в растворах
Тема 8. Типы ионных равновесий в растворах
Равновесия:
кислотно-основные,
окислительно-восстановительные,
комплексообразования. Их особенности и формы записи на различном
уровне детализации состава растворов.
Тема 9. Амфотерные электролиты
Амфолиты. Специфика кислотно-основных равновесий биологически
активных веществ: аминокислот, пептидов, белков, лекарств. Цвиттерионы
Тема 10. Равновесие между аква-, гидроксо- и оксокомплексами
Комплексообразующая и некомплексообразующая водные среды. Кислотноосновные равновесия между аква-, гидроксо- и оксокомплексами и
генетическая связь между ними. Краткая характеристика состояния s-, p-, d- и
f-ионов металлов в некомплексообразующей среде в зависимости от
кислотности среды (или рН).
Тема 11.Уравнения материального баланса и сохранения заряда
Материальный баланс раствора и его электронейтральность. Практические
примеры их использования. Расчет рН очень разбавленных растворов кислот
и оснований.
Тема 12. Гетерогенное равновесие «твердое тело-раствор»
Произведение активности. Закономерности в растворимости ионных
соединений. Карбонатное равновесие, его роль в организме человека и
окружающей среде. Биоминерализация.
146
МОДУЛЬ 2. «Количественные характеристики равновесий в
растворах»
РАЗДЕЛ 4. Константа равновесия, эффекты среды
Тема 13. Константа равновесия - химический инвариант
Закон действующих масс для равновесия в растворе. Эффекты среды.
Концепция Льюиса. Активность и коэффициент активности. Константы
равновесия выраженные через активности. Концентрационные константы.
Ионная сила раствора. Растворы сильных электролитов, кажущаяся степень
диссоциации.
Тема 14. Измерение активности ионов
Ионоселективные мембраны и электроды. Ионометрия. Электроды
(индикаторные и сравнения). Хлорсеребряный и каломельный электроды.
Устройство и основные принципы работы. Особенности применения,
преимущества и недостатки ионоселективных сенсорных датчиков.
Тема 15. Расчет среднеионных коэффициентов активности ионов
Уравнения для расчета среднеионных коэффициентов активности в водных
растворах (Дебая-Хюккеля, Васильева и т.д). Принцип постоянной ионной
силы. Правило Харнеда. Теория специфического взаимодействия (SIT) и ее
использование.
Тема 16. Шкалы активности ионов
Проблема определения активности индивидуального иона. Активность ионов
водорода. Построение шкалы активности ионов на примере рН. Границы
применимости шкалы рН. Шкалы активности других ионов. Стеклянные
электроды. Особенности обращения со стеклянными электродами.
РАЗДЕЛ 5.
Вторичные концентрационные переменные, диаграммы
распределения
Тема 17. Вторичные концентрационные переменные
Среднелигандное число. Функция образования. Мольная доля формы.
Функция
Закомплексованности.
Тема 18. Диаграммы распределения для многоосновных кислот
Построение и анализ диаграмм распределения химических форм от рН в
случае диссоциации многоосновных кислот на основании известных в
литературе констант протонирования или констант диссоциации.
Тема 19. Диаграммы распределения комплексных форм
147
Построение и анализ диаграмм распределения химических форм от рН при
ступенчатом образовании комплексных соединений на основании известных
в литературе значений констант устойчивости комплексов.
РАЗДЕЛ 6. Окислительно-восстановительные равновесия
Тема 20. Направление окислительно-восстановительных реакций
Стандартные электродные потенциалы (E0Ox/Red). Работа в электрохимической
цепи. Вычисление G и константы равновесия при известных (E0Ox/Red).
Расчет (E0Ox/Red) исходя из известных значений стандартных электродных
потенциалов для других редокс-пар. Вольтэквивалент.
Тема 21. Оценка устойчивости различных степеней окисления химических
элементов
Формы представления данных по стандартным электродным потенциалам.
Ряды Латимера и диаграммы Фроста, их применение. Оценка
восстановительной и окислительной способности воды. Критерии для
сравнения устойчивости соединений с различными степенями окисления в
водных растворах. Влияние рН на равновесия ОВР.
Студенты по окончании курса должны знать:
- современные классификации растворителей, современные трактовки теорий
электролитической диссоциации и комплексообразования, определение
химической формы в растворе, различие между лабильными и инертными
комплексами, особенности гидратации катионов и анионов, различные
уровни детализации состава раствора, принцип постоянной ионной силы,
пути стандартизации коэффициентов активности;
- типы равновесий в растворах и их количественные характеристики:
полные и ступенчатые константы протонирования лигандов и устойчивости
комплексов, статистическое соотношение между ступенчатыми константами
устойчивости по Бьерруму,
- особенности и закономерности в изменении количественных характеристик
основных равновесий в растворах (кислотно-основных, замещения лигандов,
окислительно-восстановительных) при варьировании различных факторов
(ионная среда, рН, природа растворителя и растворенного вещества,
температура).
Студенты должны уметь:
- записывать уравнения материального баланса и сохранения заряда;
148
- находить соотношения между ступенчатыми константами диссоциации и
протонирования, константами устойчивости и нестойкости;
- находить в базах данных или другой справочной литературе подходящие
значения констант равновесий и использовать их для: 1) расчета диаграмм
распределения химических форм и функции образования при
протонировании лиганда, моноядерном гидролизе металлов и ступенчатом
комплексообразовании, 2) вычисления оптимальных концентраций лиганда
или рН для образования протонированных форм анионов кислот и
комплексов определенного состава;
- использовать диаграммы Латимера и Фроста для оценки сравнительной
термодинамической устойчивости комплексов в случае окислительновосстановительных процессов;
-применять диаграммы Пурбе для прогнозирования состояния химических
элементов в растворах и гетерогенных системах;
- объяснять окраску, магнитные свойства и устойчивость комплексов dэлементов с использованием теории кристаллического поля;
- рассчитывать среднеионные коэффициенты активности ионов.
владеть:
практическими навыками применения теоретических знаний
для расчетов и объяснения результатов эксперимента.
Виды учебной работы: лекции, практические занятия, самостоятельная
работа.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 9семестре.
149
Аннотация дисциплины
Термохимия
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетных
единиц (72 час).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: получение студентами
углубленных знаний по тепловым эффектам физико-химических процессов и
энергии химической связи, улучшить навыки простейших термохимических
расчетов с использованием справочных данных.термодинамическом подходе
описания взаимодействия веществ и их фазовых превращениях, что даст
возможность целенаправленно регулировать многие технологические
процессы, в том числе такие, как создание новых материалов с заданными
свойствами.
Задачами курса являются:

формирование представлений о роли термохимии в физической химии;

изучение теоретических основ термохимии;

изучение практических аспектов термохимии;

закрепление полученных теоретических представлений в примерах и
задачах по данному курсу.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы
Всего
зачетных
Вид учебной работы
единиц
(часов)
2 (72)
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
Самостоятельная работа:
изучение теоретического
реферат
(ТО)
Вид итогового контроля
1 (36)
(36)
1 (36)
курса
(18)
(18)
зачет
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Теоретические аспекты термохимии
Раздел 1. Введение.
Тема 1. Предмет и задачи курса
150
Термохимия как раздел физической химии. Задачи термохимии. Пути
использования термохимических данных
Раздел 2. Основные понятия и законы термохимии
Тема 2. Энергетика химических реакций
Тепловой эффект химической реакции. Термохимические уравнения и
обозначения.
Тема 3. Основной закон термохимии
Закон Гесса. Соотношение между QV и Qp. Следствия из закона Гесса и их
применение
Раздел 3. Тепловые эффекты физико-химических процессов
Тема 4. Тепловые эффекты и методы их расчета
Теплоты сгорания химических соединений. Стандартные
теплоты
образования химических соединений. Атомарные теплоты образования
химических соединений. Аддитивные методы расчета теплот образования и
сгорания. Методы расчета параметров реакций органических веществ.
Методы сравнительного расчета. Простые аддитивные методы. Метод
Татевского для углеводородов. Система инкрементов Сейфера и
Смоленского. Метод Гриншильдса и Россини. Теплоты растворения и
смешения. Теплоты и энергии сольватации (гидратации). Теплоты
адсорбции. Теплоты фазовых переходов.
Раздел 4. Влияние температуры на тепловые эффекты
Тема 5. Теплоемкость
Понятие теплоемкости. Теплоемкость при постоянном давлении и объеме.
Средняя и истинная теплоемкости.
Тема 6. Зависимость тепловых эффектов от температуры
Закон Кирхгофа. Дифференциальная форма закона Кирхгофа. Уравнения
Кирхгоффа. Выполнимость закона Кирхгофа. Интегрирование уравнений
Кирхгоффа. Применение закона Кирхгоффа
Раздел 5. Расчет теплоемкости
Тема 7. Теплоемкость газов
Расчет теплоемкости газов по классической кинетической теории. Расчет
теплоемкости газов по квантовой теории.
Тема 8. Теплоемкость твердых тел
Расчет теплоемкости кристаллических твердых тел по классической и
квантовой теориям.
Раздел 6. Энергия химической связи
Тема 9. Химическая связь
Понятие химической связи. Классификация химических связей. Средняя и
истинная энергия химической связи.
Тема 10. Методы расчета энергии химической связи
Гипотеза Фаянса расчета энергии химический связей многоатомных молекул
(правило аддитивности). Отклонения от правила аддитивности (сопряжение).
Тема 11. Энергии кристаллических решеток
151
Энергия кристаллической ионной решетки и методы её расчета. Теплоты
образования и разрушения решетки. Цикл Борна – Габера. Энергия
кристаллической молекулярной решетки. Теплоты образования и разрушения
молекулярной решетки.
Модуль 2. Практические аспекты термохимии
Раздел 7. Экспериментальная термохимия
Тема 12. Задачи экспериментальной термохимии
Предмет экспериментальной термохимии. Термохимический эксперимент.
Экспериментальные методы термохимии.
Раздел 8. Температура и её измерение
Тема 13. Температура
Нулевой закон термодинамики. Понятие температуры. Построение
температурной шкалы. Условная и термодинамическая температуры. Шкалы
Кельвина и Цельсия. Реализация термодинамической температуры. Газовые
термометры. Международная температурная шкала.
Тема 14. Жидкостные термометры
Ртутный термометр. Чувствительность и термическая инертность ртутных
термометров. Непостоянство нулевой точки ртутного термометра. Поправки
к показаниям ртутного термометра.
Тема 15. Термометры сопротивления
Основные определения и конструкция. Термическая инертность термометра
сопротивления. Погрешность инертности термометра сопротивления.
Измерение сопротивления термометра: метод компенсации, метод моста.
Термисторы.
Тема 16. Термоэлементы
Термопары. Термоэлектрические явления. Особенности термоэлектрических
цепей.
Выбор
термоэлектродов.
Наиболее
распространенные
низкотемпературные и высокотемпературные термопары. Измерение термо–
э.д.с и расчет температуры.
Тема 17. Оптические методы измерения температуры
Пирометры.
Раздел 9. Калориметрия
Тема 18. Калориметры Единицы измерения энергии. Калориметры и их
классификация.
Градуировка
калориметров.
Последовательность
калориметрического
эксперимента.
Изотермические
калориметры.
Дифференциальные
сканирующие
калориметры.
Теплопроводящие
калориметры. Тема 19. Методы измерения термохимических величин
Методы измерения теплоемкости (метод непосредственного нагрева,
метод калорифера. метод смешения, импульсный метод). Измерение
теплоемкости с помощью дифференциальных сканирующих калориметров.
Измерение теплоемкости методом адиабатического сжатия (расширения) или
измерением скорости распространения звука. Измерение теплот сгорания.
Измерение теплоты плавления (метод непосредственного нагрева, метод
смешения). Измерение теплоты парообразования (метод ввода теплоты, метод
смешения, метод протока).
152
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:

основные понятия и принципы термохимических методов расчета
процессов, что даст возможность целенаправленно регулировать многие
технологические процессы, в том числе такие, как создание новых
материалов с заданными свойствами;;

суть основных экспериментальных термохимических методлв анализа;
уметь:

применять термодинамический подход к описанию взаимодействия
веществ и их фазовых превращений;

предсказывать возможные пути протекания реакций;

использовать полученные знания для обсуждения экспериментальных
результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных.
владеть:

теоретическими навыками для анализа практических вопросов
термодинамики процесосов.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом в 8 семестре
153
Аннотация дисциплины
Химия гетероциклических соединений
Цель преподавания дисциплины
Важное значение гетероциклических соединений очевидно. Достаточно
сказать, что они обеспечивают само функционирование жизни на Земле.
Сегодня гетероциклы - это многие сотни высокоэффективных лекарственных
препаратов, антибиотиков, пестицидов, основа для создания люминофоров,
термостойких волокон и многих других практически полезных веществ. В
последние годы значение гетероциклических соединений в органической
химии настолько возрасло, что подготовка химика, специализирующего в
области органического синтеза, фармакологии, биологически активных
веществ, биохимии, производства красителей, немыслима без углубленного
знания этого обширного класса соединений.
Задачи изучения дисциплины
Специалист, прослушавший курс данной дисциплины, должен
разбираться
в
вопросах
номенклатуры,
стереохимии,
методах
гетероциклизации и главных классах гетероциклических соединений, на
примере гетероароматических соединений знать закономерности изменения
их
реакционной
способности,
на
основе
детального
анализа
фундаментальных физико-химических характеристик гетероциклов уметь
интерпретировать их реакционную способность.
Основные дидактические единицы (разделы):
Модуль 1. Введение
Краткая история химии гетероциклов. Ароматичность и правило
Хюккеля; метод МОХ и его применение для анализа ароматичности систем. Гетероароматичность, гетероатомы пиррольного и пиридинового
типа.
Модуль 2. -Дефицитные: шестичленные гетероарены
Концепция
-избыточности
и
-дефицитности
гетероаренов
(Альберти). Достоинства и недостатки концепции; общая и локальная избыточност. Общая характеристика электронного строения, ароматичности
и реакционной способности
шестичленных гетероаренов.
Общие
закономерности передачи влияния заместителей в ядре пиридина; различие в
свойствах заместителей в альфа-, бета- и гамма- положениях пиридина.
Реакции с нуклеофилами. Присоединение нуклеофилов к нейтральным
гетероциклам:
образование
анионных
сигмакомплексов
(динитропиридины), ковалентная гидратация (птеридины). Реакции
раскрытия цикла и рециклизация. Реакции с электрофилами. Шестичленные
154
гетарены в реакциях циклоприсоединения как аналоги диенов (пироны,
тиапироны.
Модуль 3. -Избыточные- системы: пятичленные гетарены
Общая характеристика электронного строения, ароматичности и
реакционной способности пятичленных гетаренов; сравнение с винильными
аналогами и насыщенными циклами. Реакции с электрофилами. Реакции с
нуклеофилами. Реакции циклоприсоединения: пятичленные гетарены как
диены; роль ароматичности и влияния природы гетероатома; конкуренция
циклоприсоединения и нуклеофильного присоединения.
Модуль 4. Азолы и конденсированные азолоазины
Общая характеристика: электронное строение и реакционная
способность; азолы как -амфотерные системы. Реакции с нуклеофилами.
Сравнение с азинами. Реакции с основаниями. Кислотные свойства. Легкость
раскрытия цикла в катионах азолиев и СН-депротонированных анионах.
Реакции с электрофилами.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
основные классы гетероциклов и их реакции с электрофилами и
нуклеофилами;
уметь:
по структурной формуле гетероциклического соединения предсказать
его свойства и реакционноспособность.
владеть:
представлениями о механизмах реакций гетероциклов.
Виды учебной работы: лекции, самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
155
Аннотация дисциплины
Основы нефтехимического синтеза
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетные
единицы (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины является: профессиональная подготовка
бакалавров по химии в области химии нефти и газа, ознакомление с
основными направлениями современного промышленного нефтехимического
синтеза, приобретение новых знаний необходимых для решения проблем,
имеющих естественнонаучное содержание, а также фундаментальных и
практических задач в области химии и технологии растительной биомассы.
Основными задачами изучения дисциплины является теоретическое и
практическое освоение на базе дисциплин циклов ЕН (математика, физика) и
ОПД (общая, физическая и органическая химия) основных представлений о
типах и составе базовых источниках сырья для нефтехимического синтеза и
основными направлениями и тенденциях развития нефтехимии;
формирование знаний о производстве сырья для нефтехимических синтезов,
получении кислородсодержащих органических продуктов, спиртов, галогени
нитропроизводных
углеводородов,
мономеров
для
процессов
полимеризации, производства полимеров и поверхностно-активных веществ.
Структура дисциплины
Всего
зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
лабораторные занятия (ЛЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
Вид итогового контроля (зачет)
3 (108)
1,5 (54)
0,5 (18)
1 (36)
1,5 (54)
1,5 (54)
Основные дидактические единицы (разделы):
Тема 1. Основные направления переработки сырья в нефтехимическом
синтезе.
Тема 2. Общие сведения о химическом катализе.
Тема 3. Производство сырья для нефтехимических синтезов.
156
углеводородов и циклопарафинов.
Тема 4. Производство кислородсодержащих органических продуктов.
Тема 5. Получение спиртов.
Тема 6. Производство мономеров для процессов полимеризации.
Тема 7. Получение галогенпроизводных углеводородов.
Тема 8. Получение нитропроизводных углеводородов.
Тема 9. Производство высокомолекулярных органических соединений.
Тема 10. Производство поверхностно-активных веществ.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- свойства и области применения продуктов нефтехимии;
- теоретические основы технологических процессов промышленного
нефтехимического синтеза;
- физико-химические закономерности термохимических и каталитических
превращений углеводородов;
- основные проблемы и перспективы дисциплины;
- базовые источники углеводородного сырья и основные направлений
переработки нефти и природного газа;
- сущность химического катализа и основные типы катализаторов и методы
их приготовления.
уметь:

выбирать оптимальные методы исследования;

реферировать научный текст;

проводить поиск научно-технической и патентной информации.
Виды
учебной
работы:
лекции,
лабораторные
самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается зачетом
157
занятия,
Аннотация дисциплины
Технология первичной переработки нефти и природного газа
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зачетные
единицы (108 час).
Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины является: ознакомление с основными
направлениями нефтепереработки и состоянием нефтеперерабатывающей
промышленности,
изучение
способов
подготовки
природных
энергоносителей и углеродных материалов для ее первичной переработки,
транспортировки нефти и нефтепродуктов, изучение способов подготовки
природных энергоносителей и углеродных материалов для ее первичной
переработки, транспортировки нефти и нефтепродуктов, ознакомление с
научными основами физико-химических процессов переработки природных
энергоносителей и получения углеродных материалов, изучение механизмов,
термодинамики и кинетики гомогенных и
гетерогенных топливнодисперсных систем, а также изучение термодеструктивных превращений
горючих ископаемых и продуктов их переработки, изучение термодинамики
и механизмов, кинетики каталитических превращений природных
энергоносителей на поверхности твердых катализаторов, принципов подбора
катализаторов.
Структура дисциплины
Всего
зачетных единиц
(часов)
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
Вид итогового контроля ( экзамен)
4 (144)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
экзамен
Основные дидактические единицы (разделы):
Тема 1. Состав и физико-химические свойства нефти и природного газа,
битумов, углей, сланцев.
Тема 2. Основные классы составляющих топлив и углеродных материалов и
их химических соединений. Элементный и групповой состав.
158
Тема 3. Понятие о топливно-дисперсных системах. Фазовые превращения в
дисперсных системах, кинетика и термодинамика фазовых переходов в
многокомпонентных смесях.
Тема 4. Физико-химические основы и методы разделения газообразного,
жидкого и твердого сырья методами ректификации, экстракции,
кристаллизации, центрифугирования.
Тема 5. Материальный баланс процессов. Влияние различных факторов на
протекание процесса.
Тема 6. Кинетика реакций углеводородов в гомогенных и гетерогенных
системах. Кинетика контактно-каталитических процессов.
Тема 7. Типы термодеструктивных процессов, их назначение, химизм,
термодинамика и кинетика.
Тема 8. Характеристика процессов термического крекинга, коксования,
пиролиза, газификации. Термодеструктивные процессы в жидкой и твердой
фазах.
Тема 9. Типы каталитических процессов; основные факторы, определяющие
активность катализаторов, принципы их подбора.
Тема 10. Физико-химические основы процессов риформинга, изомеризации,
каталитического крекинга, гидрокрекинга.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- механизм, кинетику и термодинамику процессов переработки
газообразного, жидкого и твердого углеводородного сырья, в том числе
каталитических.
уметь:

составить материальный баланс технологического процесса;

осуществлять подбор катализаторов и оценить их эффективность для
данного технологического процесса;
Виды
учебной
работы:
лекции,
практические
самостоятельная работа
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
159
занятия,
Аннотация дисциплины
Методы анализа органических соединений
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных
единиц (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: освоение теоретических основ
идентификации органических соединений, качественный групповой
функциональный анализ и получение практических навыков по основным
разделам курса
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам
аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
реферат
задачи
Вид промежуточного контроля
Всего
зачетных
единиц
(часов)
3 (108)
1,5 (54)
1 (36)
0,5(54)
1,5 (54)
0,75(27)
0,5(18)
0,25(9)
Зачёт
Семест
VII
р
3 (108)
1,5 (54)
1 (36)
0,5(54)
1,5 (54)
0,75(27)
0,5(18)
0,25(9)
Зачёт
Основные дидактические единицы (разделы):
1. Основные подходы к идентификации органических соединений.
Идентификация органических соединений, ранее описанных в литературе.
Схема идентификации органических веществ неизвестного состава.
Предварительные исследования органических соединений.
2. Методы очистки и разделения органических соединений. Кристаллизация.
Экстракция. Перегонка. Разделение оптических изомеров.
3. Определение
физических
констант
органических
соединений.
Определение температуры плавления. Определение температуры кипения.
Определение плотности. Определение показателя преломления. Определение
вязкости. Определение поверхностного натяжения. Оценка растворимости и
классификация органических соединений по растворимости. Определение
молекулярной массы органического соединения.
160
4. Инструментальные
методы
анализа
органических
соединений.
Электронная спектроскопия. Инфракрасная спектроскопия. Спектроскопия
ядерного магнитного резонанса. Масс-спектрометрия. Хроматография
(адсорбционная, распределительная, ионообменная, гель-хроматография).
5. Качественный функциональный анализ органических соединений.
Предельные углеводороды. Непредельные углеводороды (алкены, алкины,
алкадиены). Арены. Галогенпроизводные углеводороды. Одноатомные
спирты. Многоатомные спирты. Фенолы. Простые эфиры. Альдегиды.
Кетоны. Карбоновые кислоты. Функциональные производные карбоновых
кислот. Алифатические амины. Ароматические амины. Моносахариды.
Олиго- и полисахариды.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основные подходы к идентификации органических
соединений; методы очистки и разделения органических соединений; методы
определения
физических
констант
органических
соединений;
инструментальные методы анализа органических соединений; качественный
функциональный анализ органических соединений;
уметь: определять растворимость, плотность, температуры кипения
и плавления, проводить качественный функциональный анализ;
владеть: навыками работы с химической посудой и современны
научным оборудованием
Виды учебной работы: лекции, лабораторные занятия, реферат.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
161
Аннотация дисциплины
Химия природных энергоносителей и углеродных материалов
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 7 зачетных
единиц (252 часа).
Цели и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины
Целью изучения дисциплины является: углубление знаний студентов в
области химических превращений и химической переработки природных
энергоносителей и углеродных материалов. Изучение дисциплины будет
способствовать формированию научного химического мышления, умения
приобретать новые знания с использованием современных научных методов,
умения решать проблемы, имеющие естественнонаучное содержание.
Задачами изучения дисциплины является: теоретическое и
практическое освоение на базе дисциплин циклов ЕН (математика, физика) и
ОПД (общая, физическая и органическая химия) основных представлений о
строении, составе и химическим свойствам энергоносителей и углеродных
материалов.
Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным
видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
Лекции
семинарские занятия (СЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
Вид промежуточного контроля
( экзамен)
Всего
зачетных
единиц
(часов)
4 (144)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
Экзамен
Семестр
II
4 (144)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
2 (72)
1 (36)
1 (36)
Экзамен
Основные дидактические единицы (разделы):
I. Общие сведения об энергоносителях и углеродных материалов
Происхождение и классификация углей. Строение и состав углей.
II. Низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз твердых горючих
ископаемых
Низкотемпературный пиролиз (полукоксование) твердых горючих
162
ископаемых. Высокотемпературный пиролиз (коксование) твердых топлив
III. Газификация твердых топлив
Теоретические основы процессов газификации. Каталитическая
газификация угля. Основные преимущества каталитической газификации.
Сведения о механизмах каталитической газификации углерода. Катализаторы
газификации угля и способы их применения. Процесс газификации угля в
кипящем слое катализатора. . Промышленные процессы газификации угля.
Газификация в неподвижном слое (метод Лурги). Газификация в
псевдоожиженном слое (метод Винклера). Газификация в спутном потоке
(метод Копперс – Тотцека). Газификация в расплаве. Подземная газификация
угля.
IV. Переработка угля в жидкие топлива
Перспективные процессы получения синтетических топлив из угля.
Прогнозируемые изменения в потреблении различных видов ископаемых
топлив. Сведения о соотношении мировых запасов ископаемого
органического сырья. Получение синтетических топлив - как путь снижения
экологического ущерба от угольной энергетики. Виды синтетических топлив,
наиболее применяемые с позиций охраны окружающей среды: газообразные
и жидкие топлива, «чистый уголь». Промышленные процессы получения
синтетических топлив из угля. Сопоставление экономических и технических
показателей промышленных процессов получения синтетических топлив из
угля. Сведения о процессах переработки синтез–газа в жидкие топлива
фирмы "Сасол" и фирмы "Мобил".
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
 химизм процессов торфообразования и сапропелеобразования,
углефикации;
 назначение и способы классификации углей. Отличительные
признаки группы твердых горючих ископаемых: торфа, бурых углей,
каменных углей, антрацитов, сапропелитов, сланцев;
 строение и реакционную способность углей;
 основные методы технического анализа твердых топлив;
 физико-химические закономерности процессов пиролиза угля,
газификации и ожижения углей;
 области применения продуктов химической переработки углей;
 перспективные направления переработки углей.
уметь:
 классифицировать ископаемые твердые топлива;
163
 определять содержание влаги, золы, летучих веществ, серы и азота,
теплоты сгорания углей;
 выбирать оптимальные методы исследования;
 выполнять экспериментальные работы по изучению химических
превращений угля.
 проводить поиск научно-технической и патентной информации;
 реферировать научный текст;
Виды учебной работы: лекции, лабораторные работы, семинарские
занятия, рефераты, доклады
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
164
Аннотация дисциплины
Физическая культура
Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 2 зачетные
единицы (400 часов).
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения дисциплины является: формирование физической
культуры личности и способности направленного использования
разнообразных средств физической культуры,
спорта и туризма для
сохранения и укрепления здоровья, психофизической подготовки и
самоподготовки к будущей профессиональной деятельности.
Задачей изучения дисциплины является: обеспечение физической и
психофизиологической составляющей при гармоническом развитии личности
будущего специалиста, содействие естественному процессу физического
развития организма молодежи студенческого возраста – достижение общей
физической и функциональной подготовленности, соответствующей полу и
возрасту студентов, сохранение и укрепление здоровья студентов в период
напряженного умственного труда в высшем учебном заведении,
формирование
физической
и
психофизиологической
надежности
выпускников к будущей профессиональной деятельности посредством
профессионально-прикладной физической подготовки.
Основные дидактические единицы (разделы):
Теоретический раздел - формирующий мировоззренческую систему
научно-практических знаний и отношение к физической культуре
Практический раздел - обеспечивающий операциональное овладение
методами и способами физкультурно-спортивной деятельности для
достижения учебных, профессиональных и жизненных целей личности, и
учебно-тренировочного, содействующего приобретению опыта творческой
практической деятельности, развитию самодеятельности в физической
культуре и спорте в целях достижения физического совершенства,
повышения уровня функциональных и двигательных способностей,
направленному формированию качеств и свойств личности;
Контрольный раздел - определяющий дифференцированный и
объективный учет процесса и результатов учебной деятельности студентов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
сущность понятий «Физическая культура личности»
(содержание ее структуры, критерии и уровни проявления в социуме и
личной жизни), «Здоровье» (его физического, психического, социального и
профессионального проявления), «Здоровый образ жизни», а также их
влияние на общую и профессиональную жизнедеятельность, знать
социально-биологические и психолого-педагогические основы физического
воспитания и самовоспитания, знать методику самостоятельного
165
использования средств физической культуры и спорта для рекреации в
процессе учебной и профессиональной деятельности.
уметь:
использовать
систематические
занятия
физическими
упражнениями, различными видами спорта для формирования и развития
психических качеств и свойств личности, необходимых в социальнокультурной и профессиональной деятельности (нравственно-волевых,
коммуникативных, организаторских, лидерских, уверенности в своих силах,
толерантности, самодисциплины, гражданственности, патриотизма и др.),
уметь самостоятельно методически правильно использовать средства и
методы физического воспитания и самовоспитания для повышения
адаптационных резервов организма, укрепления здоровья, коррекции
физического развития; и телосложения, уметь методически обоснованно
применять физические упражнения и другие средства для обеспечения
профессиональной работоспособности и предупреждения профессиональных
заболеваний и травматизма, профессионального (творческого) долголетия.
владеть: широким спектром ценностей мировой и отечественной
физической
культуры,
спорта,
оздоровительных
систем
для
самоопределения, профессионально-личностного и субъективного развития
личности в физическом воспитании и самосовершенствовании, владеть
должным уровнем физической подготовленности, необходимым для
ускорения освоения сугубо профессиональных умений и навыков в процессе
обучения в вузе, для обеспечения полноценной социальной и
профессиональной деятельности после окончания учебного заведения
владеть методикой применения средств физической культуры и отдельных
видов спорта для обеспечения профессиональной надежности бакалавра и
специалиста
при
выполнении
профессиональных
видов
работ;
необходимыми психофизиологическими предпосылками для возможной
внутрипрофессиональной или межпрофессиональной перемене труда в
будущем.
Виды
учебной работы: аудиторные занятия (лекционные,
практические).
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
166