Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирская государственная геодезическая академия»
(ФГБОУ ВПО «СГГА»)
Кафедра метрологии стандартизации и сертификации
УТВЕРЖДАЮ
|
Проректор по учебной работе
|
|
________________ В.А. Ащеулов
|
|
« ____ » _____________ 2012 г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ХИМИЯ
для направления подготовки дипломированного специалиста
120100 – ГЕОДЕЗИЯ
специальность 120101 – Прикладная геодезия
код квалификации – 65 (инженер)
Новосибирск
2011 г.
Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированного специалиста (выписка из ГОС)
" 17 " 03 2000г.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЕН.Ф.04
|
Химия
химические систем: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы, полимеры и олигомеры; химическая термодинамика и кинетика: энергетика химических процессов, химическое и фазовое равновесие, скорость реакции и методы ее регулирования, колебательные реакции; реакционная способность веществ: химия и периодическая система элементов, кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ, химическая связь, комплементарность; химическая идентификация: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ; химический практикум.
|
70
|
Цели и задачи дисциплины.
Дисциплина «Химия» является одной из дисциплин федерального компонента цикла ЕН – «Общие математические и естественнонаучные дисциплины». Химия - одна из фундаментальных естественно – научных дисциплин, изучает материальный мир, законы его развития, химическую форму движения материи.
Химия – это наука, позволяющая решать не только важнейшие прикладные задачи, но и познавать окружающий мир. Химическое образование является важнейшей составляющей фундаментальной подготовки специалиста.
Целью химического образования является:
а) воспитание химической культуры;
б) формирование навыков современного химического мышления;
в) формирование навыков использования химических знаний и умений в практической деятельности специалиста.
Задачи изучения дисциплины заключаются в ознакомлении с основными законами химии и освоении способов анализа химических природных и техносферных явлений с применением химических методов и подходов.
Изучение дисциплины направлено на подготовку выпускника в области основ естественнонаучных знаний, получение высшего профессионального образования, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности, обладать универсальными и предметно специализированными компетенциями, способствующими его социальной мобильности, устойчивости и гибкому реагированию на рынке труда.
Опираясь на полученные в средней школе химические знания, программа имеет своей целью дальнейшее углубление представлений о веществе, как одном из видов движущейся материи, механизме превращений химических соединений, свойствах технических материалов и применении химических процессов в современной технике.
Настоящая программа рассчитана на 70 часов трудоемкости. Календарные планы, составляемые на основе данной программы, должны быть ориентированы на объем часов, установленный Советом ВУЗа на основании соответствующего образовательного стандарта.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
При освоении дисциплины студенты должны в соответствии с современным уровнем химической науки получить знания о:
строении вещества;
направлении химических процессов;
скорости химических процессов;
периодическом изменении свойств элементов и их соединений.
Студенты также должны:
- иметь навыки проведения химических экспериментов, уметь выделять конкретное химическое содержание в прикладных задачах будущей деятельности;
пользуясь справочными данными, уметь выполнять химические расчёты.
Объём дисциплины и виды учебной работы.
Курс «Химия» является семестровым, изучается в течение третьего семестра на 2 курсе и заканчивается зачетом.
Трудоемкость дисциплины составляет 70 часов. Трудоемкость каждого вида учебной работы дисциплины «Химия» в часах приведена в таблице 1. В трудоёмкость засчитывается не только аудиторная нагрузка, но и самостоятельная работа студента по изучению материала, в том числе подготовка к зачету.
Текущий и промежуточный контроль освоения студентом дисциплины осуществляется в рамках рейтинговой системы.
Таблица1
Вид учебной работы
|
Всего
Часов
|
Семестр
3
| Общая трудоёмкость дисциплины |
70
|
70
|
Аудиторные занятия
|
36
|
36
| Лекции |
36
|
36
|
Самостоятельная работа
|
34
|
34
|
Вид итогового контроля (зачёт, экзамен)
|
| Зачёт |
Разделы дисциплины или модули являются организационно-методической структурной единицей в рамках учебной дисциплины «Химия», придают четкую структуризацию содержанию обучения. Разделы дисциплины и виды занятий в часах приведены в таблице 2. Модульное обучение обеспечивает обязательную проработку каждого компонента дисциплины. Модули также являются основой для самостоятельной работы студента по изучению материалов дисциплины, а также удобны для самообразования.
Таблица 2
№ п/п
| Раздел дисциплины | Лекции |
1.
|
Реакционная способность веществ
|
6
|
2.
|
Химические системы
|
14
|
3.
|
Химическая термодинамика и кинетика
|
12
|
4
|
Химическая идентификация
|
4
|
|
|
|
Содержание разделов дисциплины
Разбиение учебного содержания на модули является ключевым моментом в структуре и содержании дисциплины «Химия». Дисциплина разбита на 4 модуля. Каждый из модулей соответствует определенному разделу физической химии.
Структура и содержание модулей дисциплины с указанием длительности обучения по каждому модулю и темы для самостоятельного изучения теоретического курса представлены в таблице 3. Изучение теоретического материала курса рекомендуется выполнять последовательно согласно приведенному в этом приложении понедельному календарному графика. Для выявления пробелов в знаниях после изучения каждой теоретической главы рекомендуется воспользоваться системой тестов, которые разработаны для каждой главы курса и позволяют оценить степень усвоении теоретического материала.
ВЕДЕНИЕ. Значение химических знаний в изучении природы и развития техники. Основные понятия и основные количественные законы химии.
1. Реакционная способность веществ
1.1 Электронное строение атома и систематика химических элементов. Квантово-механическая модель атома. Принцип Паули и правило Хунда. Строение многоэлектронных атомов. Химия и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ.
1.2 Химическая связь и валентность. Основные особенности химического взаимодействия (химической связи) и механизм образования химической связи. Основные типы химической связи: ковалентная (неполярная и полярная), ионная, металлическая. Природа водородной связи. Меж- и внутримолекулярная водородная связь. Строение и свойства простейших молекул.
1.3 Комплементарность. Донорно-акцепторное взаимодействие молекул. Комплексные соединения. Комплексы, комплексообразователи, лиганды, заряд и координационное число комплексов. Типы комплексных соединений. Понятие о теориях комплексных соединений.
1.4 Химия веществ в конденсированном состоянии. Агрегатное состояние вещества. Химическое строение твёрдого тела. Аморфное состояние вещества. Кристаллы. Кристаллические решётки. Металлическая связь и металлы. Химическая связь в полупроводниках и диэлектриках. Простое вещество. Изомерия и аллотропия.
2.Химические системы
Дисперсные системы. Особенности адсорбции молекул и ионов из растворов на твердой поверхности. Молекулярно-кинетические и электрические свойства дисперсных систем. Строение частицы гидрофобного золя- мицеллы. Ионный обмен; роль обменной адсорбции в почвоведении, при химических способах водоочистки. Коллоидно-химические основы охраны окружающей среды. Методы разрушения и улавливания аэрозолей. Очистка воды от поверхностно-активных загрязнений.
Растворы.
Растворимость веществ. Способы выражения состава растворов: массовая доля, молярная концентрация эквивалента, титр раствора, моляльность раствора. Сильные и слабые электролиты. Истинная и кажущаяся степень диссоциации. Константа диссоциации слабых электролитов. Закон разбавления. Труднорастворимые электролиты. Произведение растворимости. Условие образования и растворения осадков. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Гидролиз солей. Гидролиз солей по катиону и аниону. Степень и константа гидролиза. Влияние концентрации раствора, температуры, рН среды на степень гидролиза. Особые случаи гидролиза.
Электрохимические системы.
Окислительно–восстановительный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений металлов. Подбор окислителей и восстановителей с учетом стандартных окислительно-восстановительных потенциалов. Окислительно-восстановительные процессы с участием электрического тока. Электролиз. Последовательность электродных процессов. Химические источники тока: гальванические первичные элементы, топливные элементы. Коррозия и защита металлов. Химическая и электрохимическая коррозия. Металлические и неметаллические защитные покрытия. Изменение свойств коррозионной среды. Протекторы, ингибиторы коррозии.
Полимеры и олигомеры.
Строение полимеров и олигомеров, их агрегатное и фазовое состояния. Кристаллические и аморфные полимеры. Надмолекулярная структура кристаллических и аморфных полимеров. Растворы полимеров и их свойства. Дисперсии полимеров. Пластификация полимеров. Отдельные представители высокомолекулярных соединений: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полиэфирные полимеры, полиуретаны, полиамидные полимеры, целлюлоза и её производные, полиорганосилоксаны.
3. Химическая термодинамика и кинетика.
3.1. Энергетика химических процессов. Внутренняя энергия системы. Понятие об энтальпии. Стандартная энтальпия образования вещества. Первое начало термодинамики. Закон Гесса.
Понятие об энтропии. Стандартная энтропия вещества. Второе начало термодинамики. Понятие об энергии Гиббса. Стандартная энергия Гиббса образования вещества. Изменение энергии Гиббса химической реакции и оценка направления и полноты протекания реакции.
3.2. Химическое и фазовое равновесие. Химический потенциал. Активность и коэффициент активности. Константа равновесия и её связь с термодинамическими функциями. Принцип Ле Шателье
3.3. Скорость химических реакций и методы ее регулирования. Закон действия масс. Зависимость скорости химических реакций от температуры. Энергия активации. Гомогенный катализ. Цепные реакции. Физические методы ускорения химических реакций. Колебательные реакции. Скорость гетерогенных химических реакций. Катализаторы и каталитические системы.
Химическая идентификация
Вещество и его количественный частота. Аналитический сигнал и его виды. Качественный и количественный виды анализа. Химический анализ веществ. Физико-химический и физический анализ вещества.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Краткий обзор изложенного материала на теоретическом основании химии; 7 наиболее важных положения курса. Взаимосвязь разделов курса. Успехи современной химии. Перспективы развития теоретических основ химии.
Химический практикум реализуется в объеме лекционных демонстраций.
Самостоятельная работа
Самостоятельная работа должна быть посвящена освоению теоретического материала и выполнению контрольных тематических заданий по программе курса.
№ п/п
|
№ раздела дисциплины
|
Содержание самостоятельной работы
|
Часы
|
1
|
1
|
Номенклатура и классы неорганических соединений. В том числе выполнение контрольного задания 1.
|
4
|
2
|
2
|
Способы выражения концентрации растворов. Расчёты концентраций. В том числе выполнение контрольного задания 2.
|
4
|
3
|
3
|
Термохимический и термодинамический расчет химической реакции. В том числе выполнение контрольного задания 3.
|
4
|
4
|
3
|
Скорость химических реакций и химическое равновесие. В том числе выполнение контрольного задания 4.
|
4
|
5
|
2
|
Дисперсные системы и растворы. В том числе выполнение контрольного задания 5.
|
4
|
6
|
2
|
Электрохимические системы
|
3
|
7
|
2
|
Комплементарность
|
4
|
8
|
4
|
Химическая идентификация
|
2
|
6
|
Все разделы
|
Подготовка к зачету по всем разделам программы
|
5
|
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Темы контрольных заданий:
Задание 1. Номенклатура и классы неорганических соединений.
Задание 2. Способы выражения концентрации растворов. Расчёты концентраций.
Задание 3. Термодинамический расчет химической реакции
Задание 4. Кинетический расчет химической реакции.
Задание 5. Расчет водородного показателя водного раствора.
6.2. Список вопросов для подготовки к зачету
Электронное строение атома. Частицы, составляющие атом. Строение и характеристики ядра атома. Изотопы и изобары.
Особенности микрочастиц. Понятие атомной орбитали.
Система квантовых чисел. Главное квантовое число, его значения. Орбитальное квантовое число, принимаемые значения, конфигурации подуровней. Магнитное квантовое число. Его функция. Спиновое квантовое число, его значения.
Запрет Паули. Электронная емкость орбиталей, подуровней и энергетических уровней. Принцип Хунда.
Периодический закон Д. И. Менделеева. Малые и большие периоды таблицы Д.И. Менделеева. Признак металличности и неметалличности элементов. Энергия ионизации. Окислители и восстановители. Понятие об относительной электроотрицательности элементов.
Химические системы. Три типа физического состояния вещества: газообразное, жидкое и твердое. Силы Ван-дер-Ваальса. Ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия.
Химия веществ в конденсированном состоянии. Агрегатное состояние вещества. Химическое строение твёрдого тела. Природа химической связи веществ в различном агрегатном состоянии.
Полимеры и олигомеры.
Основные классы неорганических соединений: оксиды, гидроксиды, кислоты и соли. Классификация солей. Номенклатура неорганических соединений. Электролитическая диссоциация веществ-электролитов.
Дисперсные системы. Поверхностные явления и адсорбция. Классификация дисперсных систем. Поведение веществ в адсорбционных процессах.
Строение, качественные и количественные характеристики коллоидных растворов.
Свойства коллоидных растворов (молекулярно-кинетические, оптические, электрические; агрегативная устойчивость). Коллоидные растворы в природе.
Гели. Строение и свойства гелей.
Растворы и реакции в водных растворах. Понятие раствора. Раствор как дисперсная система
Способ выражения концентрации растворов: массовая доля, молярная, молярная концентрация эквивалентов, моляльная концентрация. Закон эквивалентов. Титр раствора.
Растворы неэлектролитов. Основные законы растворов неэлектролитов.
Особенности растворов электролитов. Изотонический коэффициент. Диссоциация слабых и сильных электролитов в водных растворах на ионы. Степень диссоциации.
Количественные характеристики диссоциации слабых электролитов. Ступенчатая диссоциация слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда.
Диссоциация сильных электролитов. Кажущаяся степень диссоциации сильных электролитов. Взаимосвязь кажущейся степени диссоциации изотонического коэффициента.
Условия выпадения осадков трудно растворимых электролитов. Произведение растворимости.
Ионное произведение воды; водородный показатель Гидролиз солей.
Три случая гидролиза солей.
Количественные характеристики гидролиза. Степень и константа гидролиза солей.
Ступенчатый гидролиз солей. Полный необратимый гидролиз солей.
Способ смещения в равновесии гидролиза.
Окислительно-восстановительные системы. Коррозия и защита металлов. Окислительно-восстановительные свойства веществ. Электрохимические системы.
Окислительно-восстановительная реакции (ОВР). Окисление и восстановление элементов. Окислители и восстановители.
Возникновение двойного электрического слоя на границе металла и его солевого раствора. Равновесный электродный потенциал. Металлы активные и пассивные. Ряд напряжения металлов.
Величина равновесного электродного потенциала. Формула Нернста.
Типы гальванических элементов: элемент Вольта; элемент Якоби-Даниэля; концентрационный элемент; окислительно-восстановительный элемент, топливный элемент.
Электролиз. Электрохимические процессы, протекающие при электролизе растворов и расплавов.
Работа кислотного аккумулятора.
Химическая и электрохимическая коррозия. Электрохимические процессы, протекающие при коррозии металлов.
Защита металлов от коррозии. Электрохимические методы.
Химическая термодинамика и кинетика. Энергетика химических процессов. Термохимия. Понятие термодинамической системы. Виды систем. Функции состояния.
Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия системы как функция состояния. Энтальпия (теплообразование) образования. Закон Гесса и следствия из него.
Второй закон термодинамики. Энтропия.
Третий закон термодинамики. Энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал). Энергия Гиббса и направление химических реакций.
Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Закон действия масс.
Понятие температурного коэффициента скорости химической реакции. Правило Вант-Гоффа.
Обратимые реакции. Состояние равновесия обратимых реакций. Константа равновесия. Колебательные реакции. Катализаторы и каталитические процессы. Смещение равновесия обратимых реакций. Принцип Ле Шателье.
Химическая идентификация и анализ веществ. Качественный и количественный анализ, аналитический сигнал, химический, физико-химический и физический анализ.
6.3. Рекомендуемая литература
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Коровин Н.В. Общая химия [Текст]: учеб. для технических направ. и спец. вузов (Рек.) / Н.В. Коровин – М.: Высшая школа, 2008.
Воробьева Л.Б., Рябцева О.А. Химия: Методические указания для решения задач. [Текст]. – Новосибирск, СГГА, 2009.
Степанова С.А., Воробьева Л.Б. Конспект лекций по химии. Химия [Электронный ресурс] электронное учебное пособие/С.А.Степанова, Л.Б.Воробьева - Номер государственной регистрации 0321001141. Регистрационное свидетельство ФГУП НТЦ № 19504, 2010.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Гельфман, М. И. Химия [Текст] : учебник для вузов (Рек.) / М.И. Гельфман,
В.П. Юстратов – М.: Интеграл-Пресс, 2008.
Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия [Текст] : Н. С. Ахметов.– М.: Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
7.1. Средства обеспечения освоения курса химии: лекционные химические демонстрации, средства ИКТ (ноутбук, проектор), компьютерная база данных.
7.2. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Специализированная лаборатория, оснащенная комплектом химической посуды и оборудования, реактивами, а также: ионометрами, электродами сравнения и ионноселективными электродами, спектрофотометром, поляриметром, электроизмерительными приборами, аналитическими весами, сушильными шкафами.
Разработчик: Воробьева Л.Б. – канд. хим. наук, проф. кафедры метрологии стандартизации и сертификации (МСиС) ФГБОУ ВПО «СГГА».
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры МСиС
протокол № 6 от « 14 » июня 2011 г.
Зав. кафедрой МСиС
|
________________ /
|
А.Н. Соснова /
|
Программа согласована с выпускающей кафедрой инженерной геодезии и информационных систем (ИГиИС) института геодезии и менеджмента (ИГиМ)
Зам. зав. кафедрой ИГиИС
|
________________ /
|
В.А. Скрипников /
|
Одобрено научно-методическим советом института оптики и оптических технологий (ИОиОТ)
протокол № 16/11 от « 12 » сентября 2011 г.
Председатель
|
________________ /
|
П.Н. Петров /
|
Директор ИОиОТ
|
________________ /
|
О.К. Ушаков /
|
« 12 » сентября 2011 г. |
