Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления 020100. 68 «Химия»

Скачать 345.73 Kb.

Название	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления 020100. 68 «Химия»
страница	2/3
Дата публикации	24.10.2014
Размер	345.73 Kb.
Тип	Учебно-методический комплекс

100-bal.ru > Химия > Учебно-методический комплекс

1 2 3

ТЕМА 1. Термодинамика поверхностных явлений

Структура поверхностей раздела. Термодинамика жидких поверхностей. Поверхностное натяжение и свободная поверхностная энергия. Связь поверхностного натяжения с объемными свойствами веществ. Уравнение Гиббса для поверхности раздела фаз в однокомпонентных и двухкомпонентных системах.

Измерения поверхностного натяжения жидкости. Методы, основанные на определении формы неподвижных капель или пузырьков. Метод взвешивания капель. Метод отрыва кольца. Метод пластинки Вильгельми. Метод максимального давления в пузырьке. Динамические методы измерения поверхностного натяжения.

ТЕМА 2. Смачивание, связь с когезией и адгезией

Смачивание. Закон Юнга. Уравнение Юнга-Лапласа. Смачивание реальных твердых тел. Гидрофильность и гидрофобность твердых тел. Теплота смачивания. Растекание жидкостей. Эффект Марангони.

Количественные характеристики когезии и адгезии. Уравнение Дюпре. Механизм процессов адгезии. Связь работы адгезии с краевым углом. Уравнение Дюпре-Юнга.
ТЕМА 3. Адсорбционные равновесия

Природа адсорбционных сил. Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса. Адсорбционные взаимодействия. Закон Генри. Мономолекулярная адсорбция. Изотерма адсорбции Ленгмюра. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ. Влияние на адсорбцию природы адсорбента и адсорбата. Физическая и химическая виды адсорбции. Термодинамика адсорбции. Адсорбция газов и паров на пористых телах. Адсорбция на неоднородных поверхностях. Адсорбция поверхностно-активных веществ из растворов на поверхности твердых тел. Ионообменная адсорбция.

ТЕМА 4. Поверхностные пленки нерастворимых веществ

Мономолекулярные пленки. Состояния мономолекулярных пленок. Термодинамика монослоев. Уравнение Шишковского. Растекание одной жидкости по поверхности другой. Экспериментальные методы исследования мономолекулярных пленок. Пленки Ленгмюра-Блоджетт.

ТЕМА 5. Электроповерхностные явления

ТЕМА 6. Закономерности образования и роста новой фазы

Классическая теория зародышеобразования. Гомогенная нуклеация. Критический зародыш. Радиус критического зародыша. Гетерогенная нуклеация (конденсация на ионах, подложках). Эпитаксия. Механизмы эпитаксиального роста. Типы зародышеобразования: мгновенное, прогрессирующее. Стационарная кинетика нуклеации. Нестационарное зародышеобразование. Экспериментальные исследования процесса зародышеобразования. Электрохимическое изучение возникновения и роста новой фазы. Определение параметров зародышей и их количества.

Рост кристаллов. Механизм роста кристаллов. Стадии процесса кристаллизации. Электролитический рост кристаллов.

ТЕМА 7. Поверхности твердых тел

Факторы, влияющие на поверхностную энергию и поверхностное натяжение реальных кристаллов. Структурные дефекты. Нестехиометричность. Примесные ионы. Дислокации. Шероховатость поверхности. Экспериментальная оценка поверхностной энергии и свободной поверхностной энергии.

Реакции на поверхностях твердых тел. Влияние химического состояния поверхности на физические и химические свойства твердых тел.

Методы модифицирования поверхности: физическое (легирование, ионная имплантация, нанесение тонких пленок и покрытий) и химическое (изменение функционального покрова).

Химическое модифицирование поверхности. Требования к модификаторам. Применение поверхностно-модифицированных материалов: селективные сорбенты, катализаторы, ионообменники, сенсоры и т.д.

Методы определения структуры и состава поверхности. Дифракция электронов. Сканирующая зондовая микроскопия. Рентгеновская спектроскопия. Электронная спектроскопия. Оптическая и колебательная спектроскопия. Методы радиоспектроскопии.

Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Рабочей программой дисциплины «Физикохимия поверхности» предусмотрена самостоятельная работа студентов в объеме 72 часов.

Студентам предлагаются следующие формы самостоятельной работы: работа с вопросами для самопроверки; подготовка к написанию контрольных работ, итоговому тестированию; зачету; составление конспектов отдельных тем с привлечением научной литературы; написание рефератов с подготовкой презентации.

Вопросы для самопроверки и

подготовки к написанию контрольных работ
Тема 1

Дайте определения понятиям: поверхностное натяжение, свободная поверхностная энергия, поверхностное давление.
Связь поверхностного натяжения с термодинамическими функциями.
Выведите уравнение Гиббса для поверхности раздела фаз в однокомпонентных и двухкомпонентных системах.
Охарактеризуйте структуру поверхностного слоя жидкости.
Как зависит величина поверхностного натяжения от температуры, давления, кривизны поверхности?
Поверхностное натяжение растворов электролитов.
Влияние неидеальности раствора на поверхностное натяжение.
Дайте формулировку правила Траубе.
Дайте краткую характеристику методам измерения поверхностного натяжения.
Сравните методы измерения поверхностного натяжения.

Тема 2

Дайте определения понятиям: смачивание, когезия, адгезия.
Выведите уравнение Дюпре. Что оно отражает?
В чем заключается механизм процессов адгезии?
Краевой угол смачивания. Как по краевому углу смачивания можно судить о степени смачивания поверхности?
Закон Юнга.
Какой значение должен иметь краевой угол воды на поверхности твердого тела, чтобы поверхность назвали гидрофобной?
Какие факторы оказывают влияние на смачивание?
Проанализируйте уравнение Дюпре-Юнга.
В чем заключаются особенности смачивания реальных твердых тел.
Интегральная и дифференциальная теплоты смачивания.
Условия растекания жидкостей.
В чем заключается эффект Марангони?

Тема 3

Назовите основные критерии, которые позволяют установить особенности и различия физической и химической адсорбции.
Приведите вывод уравнения изотермы Ленгмюра. При каких допущениях оно применимо?
При каких условиях уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра переходит в уравнение Генри?
Что такое полимолекулярная адсорбция?
Какие допущения были использованы при выводе уравнения БЭТ?
В чем заключаются различия между адсорбцией на однородных поверхностях и неоднородных?
Получите общее уравнение изотермы адсорбции из бинарных растворов. Проанализируйте данное уравнение.
Какое явление называют адсорбционной азеотропией?
Как экспериментально определяют величину гиббсовской адсорбции?
Какие факторы оказывают влияние на величину адсорбции?
Ионообменная адсорбция.

Тема 4

Дайте определения понятиям: пленка, мономолекулярная пленка, бислойная (дуплексная) пленка.
Что такое поверхностное давление? Как оно связано с поверхностным натяжением?
Выведите термодинамическое соотношение для описания монослоев.
Что происходит с монослоем по мере его сжатия?
Способы формирования моно- и полислойных пленок на твердых подложках по методу Ленгмюра-Блоджетт.

Тема 5

Причины возникновения ДЭС.
Охарактеризуйте развитие основных модельных представлений о строении двойного электрического слоя.
В чем заключается современная теория строения ДЭС?
Можно ли экспериментальным путем доказать наличие ДЭС?
Какой потенциал называется потенциалом нулевого заряда?
Что характеризуют электрокапиллярные явления?
Какое влияние оказывает присутствие поверхностно-активных веществ на вид электрокапиллярных кривых и строение ДЭС?
Интегральная и дифференциальная емкость ДЭС.
Как зависит емкость двойного электрического слоя от потенциала?
Влияет ли присутствие поверхностно-активных веществ на емкость ДЭС?
В чем заключаются электрокинетические явления? Их классификация.
Электрокинетический потенциал. От каких факторов зависит величина электрокинетического потенциала?
Сущность явления электроосмоса. Применение электроосмоса.
Электрофорез. Сущность, применение.
Причины, сущность и применение явлений: потенциал течения и потенциал седиментации.

Тема 6

Дайте определение критическому зародышу и приведите формулу для расчета радиуса критического зародыша.
В чем заключается классическая теория зародышеобразования?
Типы зародышеобразования: мгновенное, прогрессирующее.
Особенности гетерогенной нуклеации на примерах конденсации на ионах и подложках.
Механизмы эпитаксиального роста.
Охарактеризуйте процессы нуклеации в электрохимических условиях.
Основные теории нестационарного зародышеобразования.
Электрохимическое изучение роста новой фазы.
Определение параметров зародышей и их количества.
Механизм роста кристаллов. Стадии процесса кристаллизации.
Есть ли отличия, и какие в росте идеального и реального кристаллов?
Электролитический рост кристаллов.

Тема 7

Поверхностное натяжение и поверхностная свободная энергия твердых тел.
В чем заключаются процессы спекания?
Охарактеризуйте микроскопические аспекты поверхности твердых тел.
Перечислите факторы, влияющие на поверхностную энергию реальных кристаллов.
Поясните, что представляют собой дефекты Шоттки и дефекты Френкеля.
Охарактеризуйте типы дефектов в нестехиометрических решетках. Как присутствие данных дефектов влияет на поверхностную энергию?
Что такое дислокации? В результате каких процессов возникают дислокации?
Охарактеризуйте краевую и винтовую типы дислокаций.
Шероховатость поверхности. При каком уровне изменения геометрии поверхности он применим?
Как определить фактор шероховатости поверхности?
Как влияет химическое состояние поверхности на физические и химические свойства твердых тел?
В чем заключается модифицирование поверхности?
Какие требования предъявляются к модификаторам?
Приведите примеры применения поверхностно-модифицированных материалов.

Темы рефератов

Электролитический рост кристаллов.
Методы физического модифицирования поверхности
Методы химического модифицирования поверхности
Технология Ленгмюра-Блоджетт, как метод получения нанопленок.
Дифракция электронов.
Сканирующая зондовая микроскопия.
Рентгеновская спектроскопия.
Электронная спектроскопия.
Оптическая и колебательная спектроскопия.
Методы радиоспектроскопии.

Вопросы для подготовки к зачету

Фазовая граница. Типы фазовых границ. Их энергетические характеристики.
Поверхностное натяжение и удельная поверхностная энергия.
Термодинамика поверхностных явлений. Связь поверхностного натяжения с термодинамическими функциями.
Методы измерения поверхностного натяжения.
Количественные характеристики когезии и адгезии. Механизм процессов адгезии.
Капиллярные явления, смачивание. Основные выражения, описывающие эти явления.
Теплота смачивания.
Растекание жидкостей. Эффект Марангони.
Природа адсорбционных сил. Адсорбционные взаимодействия.
Адсорбция газов и паров на твердых поверхностях. Изотермы адсорбции.
Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ.
Виды адсорбции: физическая и хемосорбция.
Адсорбция из растворов. Общее уравнение изотермы адсорбции из растворов.
Факторы, влияющие на величину адсорбции.
Нерастворимые монослои на поверхности жидкости.
Пленки Ленгмюра-Блоджетт.
Двойной электрический слой. Причины возникновения и теории строения ДЭС.
Влияние ДЭС на свойства границы твердое тело-раствор.
Электрокапиллярные явления.
Электрокинетические явления. Их практическое применение.
Метастабильное состояние и возникновение новой фазы.
Классическая теория зародышеобразования.
Гомогенная и гетерогенная нуклеация.
Процессы нуклеации в электрохимических условиях.
Эпитаксия. Механизмы эпитаксиального роста.
Механизм роста кристаллов. Электролитический рост кристаллов.
Удельная поверхность твердых тел. Структура и химическая природа твердой поверхности.
Факторы, влияющие на поверхностную энергию и поверхностное натяжение реальных кристаллов.
Методы модифицирования поверхности.
Методы определения структуры и состава поверхности.

Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Физикохимия поверхности» используются активные и интерактивные формы проведения занятий. Примерами интерактивных форм при обучении являются: презентации на основе современных мультимедийных средств; тестирование.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Основная литература:

Ролдугин, В. И. Физикохимия поверхности: учеб.-моногр. / В. И. Ролдугин. - Долгопрудный: Интеллект, 2008. - 568 с.
Суздалев, И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И. П.Суздалев. - Москва: URSS, 2009. - 592 с.

Дополнительная литература:

Мелихов, И. В. Физико-химическая эволюция твердого вещества [Элект-ронный ресурс] / И. В. Мелихов. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 309 с. Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=221272 (дата обращения 03.09.2013).
Беккер, Ю. Спектроскопия [Электронный ресурс] / Ю. Беккер. - М.: РИЦ "Техносфера", 2009. - 528 с. Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=88994 (дата обращения 03.09.2013).
Слепушкин, В. В. Локальный электрохимический анализ [Электронный ресурс] / В. В. Слепушкин, Ю. В. Рублинецкая. - М.: Физматлит, 2010. - 309 с. Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=68858 (дата обращения 03.09.2013).
Ярославцев, А. Б. Химия твердого тела / А. Б. Ярославцев. - Москва: Научный мир, 2009. - 328 с.

1 2 3

Похожие:

	Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов... Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов направления 020100. 68 – «химия» (магистерская программа «Физико-химический...		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов очного... Рабочая программа для студентов очного обучения по направлению 020100. 62 «Химия», профили подготовки: «Неорганическая химия и химия...
	Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов... «Химия фторидных, сульфидных соединений металлов в макро- мезо- и наносостояниях»		Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов... А. А. Кудрявцев., С. С. Волкова. Спектральные методы исследования в нефтехимии: Учебно-методический комплекс рабочая учебная программа...
	Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов... Третьяков Н. Ю. Хроматографические методы анализа. Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов очной формы...		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления 020100. 68 «Химия» Магистерская программа «Химия фторидных, сульфидных соединений металлов в макро-, мезо- и наносостояниях»
	Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очного обучения по направлению 020100. 62 «Химия», профиль подготовки...		Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очного обучения по направлению 020100. 62 «Химия», профиль подготовки...
	Рабочая программа дисциплины Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов очной формы обучения по направлению 020100. 68 «Химия». Магистерская...		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления 020200. 62 «Биология» М. К. Беляцкий, Т. А. Кремлева, Л. В. Мостяева. Химия: Органическая химия. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов...
	Учебно-методический комплекс для студентов одо направления 020100. 62 «Химия» Рассмотрено на заседании кафедры органической и экологической химии, протокол №2 от 08. 09. 2008 г. Соответствует требованиям к содержанию,...		Учебно-методический комплекс. Рабочая учебная программа для студентов... «Химия нефти и экологическая безопасность», «Химия фторидных, сульфидных соединений металлов в макро-, мезо- и наносостояниях», «Физико-химический...
	Пояснительная записка рабочая программа дисциплины «Иностранный язык... Майорова В. В. Иностранный язык в профессиональной сфере (немецкий). Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов...		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 032001. 65 «Документоведение и документационное обеспечение...
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления Воронова О. Г. История и методология биологии. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 020400....		Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления Матвеева Н. П. Археология. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 030400. 62 «История» очной формы...

Школьные материалы