МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Майкопский государственный технологический университет»
Факультет аграрных технологий
Кафедра химии, физики и физико-химических методов исследования
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
____________Л.И. Задорожная
«_____»____________ 20____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине В.2.1. Химия физическая и коллоидная
по направлению
подготовки бакалавров 110400.62 Агрономия
по профилю подготовки Агрономия
Квалификация (степень)
выпускника Бакалавр
Майкоп
Рабочая программа составлена на основе ФГОС ВПО и учебного плана МГТУ по
направлению (специальности) ___110400.62 Агрономия (шифр, направление подготовки (специальности)
Составитель рабочей программы:
доцент, кандидат химических
наук, доцент
|
|
|
Голованова Т.Н.
|
(должность, ученое звание, степень)
|
(подпись)
|
|
(Ф.И.О.)
|
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры
химии, физики и физико-химических методов исследования
(наименование кафедры)
Заведующий кафедрой
«___»________20___г.
|
|
|
Попова А.А.
|
|
(подпись)
|
|
(Ф.И.О.)
|
Одобрено научно-методической комиссией факультета
(где осуществляется обучение) «___»_________20__г.
Председатель
научно-методического
совета направления (специальности)
(где осуществляется обучение)
|
|
|
|
|
(подпись)
|
|
(Ф.И.О.)
|
Декан факультета
(где осуществляется обучение)
«___»_________20__г.
|
|
|
Ярмоц А.В.
|
|
(подпись)
|
|
(Ф.И.О.)
|
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«___»_________20__г.
|
|
|
Гук Г.А.
|
|
(подпись)
|
|
(Ф.И.О.)
|
Зав. выпускающей кафедрой
по направлению (специальности)
|
|
|
Бандурко И.А.
|
|
(подпись)
|
|
(Ф.И.О.)
|
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Цельюявляетсяизучение закономерностей протекания химических, физико-химических и коллоидно-химических процессов, используя при этом теоретические и экспериментальные методы химии и физики. Научиться применять изученные закономерности для предсказания хода процессов во времени.
2. Место дисциплины в структуре ОП бакалавриата
Дисциплина «Физическая и коллоидная химия» относится к вариативной части математического и естественнонаучного цикла В.2.1. Дисциплина осваивается в 4семестре.
Физическая и коллоидная химия – это наука, посвященная изучению теории строения и свойств различных веществ, теоретических основ различных химических явлений и процессов, имеющих практическое значение при подготовке студентов по направлению«Агрономия».Физическая и коллоидная химия имеет предшествующие логические и содержательно-методические связи с дисциплинами: общая и неорганическая химия, которая позволяет познакомиться с классами неорганических соединений; органическая химия – дает возможность внедрения новых видов сырья, высокотехнологического производства продуктов питания. Физика и математика являются науками без которых на данном этапе невозможен процесс обучения студентов данного профиля.
На знаниях, полученных по курсу «Физическая и коллоидная химия» основываются следующие дисциплины: пищевая химия, биохимия, общая технология, биотехнология, микробиология, химия пищевых продуктов, интенсификация пищевых производств и т.д..
Важное значение при подготовке студентов по направлению «Агрономия» имеют вопросы изучаемые физической и коллоидной химией такие как адсорбция, коагуляция и другие, которые дают возможность организации и осуществления входного контроля качества сырья и материалов, производственного контроля полуфабрикатов и продукции питания.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование и развитие компетенций: ОК-1, ОК-11, ПК-1;ПК-24; ПК-26.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
-правила работы в химической лаборатории;
- теорию электролитической диссоциации;
- теорию окислительно-восстановительных процессов;
- методы расчета концентраций растворов и содержание определяемых компонентов;
- основы термодинамики и кинетики химических реакций;
- основы электрохимии;
- свойства растворов (криоскопия, осмос, буферные растворы, электропроводность);
- поверхностные явления, адсорбция, хроматография;
- свойства коллоидных систем, эмульсий, суспензий и высокомолекулярных соединений.
Уметь:
- применять приобретенные химические знания для объяснения поведения и влияния вне-
сенных химических веществ на рН биологических объектов;
- применять основные законы и понятия физической химии для расчетов;
- рассчитывать энтальпию, энтропию и свободную энергию химической реакции;
- рассчитывать температуру замерзания раствора не электролита, антифриза и электролита;
- рассчитывать водородный показатель буферной системы;
- рассчитывать осмотическое давление раствора;
- рассчитывать константу и степень диссоциации слабого электролита;
- рассчитывать порог коагуляции и дзета-потенциал коллоидной системы;
- рассчитывать ЭДС гальванического элемента и потенциал полуэлемента.
Владеть:
- навыками обращения с лабораторным оборудованием и посудой;
- методикой расчета концентрации растворов, расчета навесок для анализа, расчета содержания определяемого компонента;
- методикой проведения химического анализа;
- методикой расчета определения рН раствора и ЭДС гальванического элемента;
- методикой коагуляции коллоидного раствора с использованием правила Шульца-Гарди
4. Объем дисциплины и виды учебной работы. Общая трудоемкость дисциплины.
4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме обучения.
Общая трудоемкость дисциплины составляет _5___зачетных единиц
(_180_ часов).
Вид учебной работы
|
Всего
часов/з.е.
|
Семестры
|
4
|
Аудиторные занятия (всего)
|
68/2
|
68/2
|
В том числе:
|
|
|
Лекции (Л)
|
34/1
|
34/1
|
Практические занятия (ПЗ)
|
|
|
Семинары (С)
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
34/1
|
34/1
|
Самостоятельная работа студентов (СРС) (всего)
|
112/3
|
112/3
|
В том числе:
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
-
|
-
|
Расчетно-графические работы
|
42/1,1
|
42/1,1
|
Реферат
|
14/0,4
|
14/0,4
|
Другие виды СРС (если предусматриваются, приводится перечень видов СРС)
1. Составление плана-конспекта
|
20/0,5
|
20/0,5
|
Форма промежуточной аттестации:
|
36/1,0
|
36/1,0
экзамен
|
Общая трудоемкость
|
180/5
|
180/5
|
4.2. Объем дисциплины и виды учебной работы по заочной форме обучения.
Общая трудоемкость дисциплины составляет _5___зачетных единиц
(_180_ часов).
Вид учебной работы
|
Всего
часов/з.е.
|
Семестры
|
4
|
Аудиторные занятия (всего)
|
18/0,5
|
18/0,5
|
В том числе:
|
|
|
Лекции (Л)
|
8/0,2
|
8/0,2
|
Практические занятия (ПЗ)
|
|
|
Семинары (С)
|
|
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
10/0,3
|
10/0,3
|
Самостоятельная работа студентов (СРС) (всего)
|
162/4,5
|
162/4,5
|
В том числе:
|
|
|
Курсовой проект (работа)
|
-
|
-
|
Расчетно-графические работы
|
55/1,53
|
55/1,53
|
Реферат
|
40/1,1
|
40/1,1
|
Другие виды СРС (если предусматриваются, приводится перечень видов СРС)
1. Составление плана-конспекта
|
67/1,86
|
67/1,86
|
Форма промежуточной аттестации: экзамен
|
|
экзамен
|
Общая трудоемкость
|
180/5
|
180/5
|
5. Структура и содержание дисциплины
5.1. Структура дисциплиныдля очной формы обучения
№ п/п
|
Раздел дисциплины
|
Неделя семестра
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную и трудоемкость
(в часах)
|
Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
|
Л
|
С/ПЗ
|
ЛР
|
СРС
|
1.
|
Предмет, задачи и разделы физической химии. Основные понятия и определения термодинамики. Первый закон термодинамики.
|
1-2
|
2
|
|
2
|
8
|
Блиц-опрос
|
2
|
Изопроцессы. Работа изопроцессов. агрегатные состояния веществ. Газовые законы.
|
3-4
|
4
|
|
4
|
8
|
Коллоквиум
|
3.
|
Цикл Карно. КПД цикла Карно. II закон термодинамики. Энтропия. Закон Больцмана.
|
5-6
|
4
|
|
4
|
10
|
|
4.
|
Закон Гесса и его следствия. Энтальпия
|
7-8
|
4
|
|
4
|
8
|
Обсуждение докладов
|
5.
|
Закон действующих масс. Химическое равновесие.
|
9-10
|
4
|
|
4
|
8
|
Тестирование
|
6.
|
Идеальные и реальные растворы. Свойства разбавленных растворов.
|
11-12
|
2
|
|
4
|
6
|
Коллоквиум
|
7.
|
Растворы электролитов.
|
13-14
|
4
|
|
4
|
10
|
Коллоквиум
|
8.
|
Электродные процессы. Гальванические элементы.
|
15
|
4
|
|
4
|
6
|
Коллоквиум
|
9.
|
Обшая характеристика дисперсных систем. Методы получения дисперсных систем.
Общие понятия о коагуляции и седиментации дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
|
16-17
|
4
|
|
2
|
6
|
Тестирование, Коллоквиум
|
10.
|
Общие понятия о коагуляции и седиментации дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
|
18
|
2
|
|
2
|
6
|
Коллоквиум
|
11.
|
Промежуточная аттестация
|
19
|
-
|
-
|
|
36
|
экзамен
|
|
ИТОГО:
|
|
34
|
|
34
|
112
|
|
5.2. Структура дисциплины для заочной формы обучения
№ п/п
|
Раздел дисциплины
|
Неделя семестра
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу и трудоемкость (в часах)
|
Л
|
С/ПЗ
|
ЛР
|
СРС
|
семестр
|
1.
|
Предмет, задачи и разделы физической химии. Основные понятия и определения термодинамики. Первый закон термодинамики.
|
1-2
|
|
|
2
|
8
|
2.
|
Изопроцессы. Работа изопроцессов. агрегатные состояния веществ. Газовые законы.
|
3-4
|
1
|
|
|
12
|
3.
|
Цикл Карно. КПД цикла Карно. II закон термодинамики. Энтропия. Закон Больцмана.
|
5-6
|
1
|
|
2
|
16
|
4.
|
Закон Гесса и его следствия. Энтальпия.
|
7-8
|
1
|
|
|
20
|
5.
|
Закон действующих масс. Химическое равновесие.
|
9-10
|
1
|
|
2
|
14
|
6.
|
Идеальные и реальные растворы. Свойства разбавленных растворов.
|
11-12
|
1
|
|
|
16
|
7.
|
Растворы электролитов.
|
13-14
|
1
|
|
2
|
20
|
8.
|
Электродные процессы. Гальванические элементы.
|
15
|
1
|
|
|
20
|
9.
|
Обшая характеристика дисперсных систем. Методы получения дисперсных систем.
Общие понятия о коагуляции и седиментации дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
|
16-17
|
1
|
|
2
|
20
|
10.
|
Общие понятия о коагуляции и седиментации дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
|
18
|
|
|
|
16
|
11.
|
Промежуточная аттестация: экзамен
|
19
|
|
|
|
|
|
ИТОГО:
|
|
8
|
|
10
|
162
|
5.3. Содержание разделов дисциплины «физическая и коллоидная химия», образовательные технологии
Лекционный курс
№ п/п
|
Наименование темы дисциплины
|
Трудоемкость (часы/
зач. ед.)
|
Содержание
|
Формируемые компетенции
|
Результаты освоения
(знать, уметь, владеть)
|
Образовательные технологии
|
ОФО
|
З
ФО
|
Тема 1.
|
Предмет, задачи и разделы физической химии. Основные понятия и определения термодинамики. Первый закон термодинамики.
|
2/
0,06
|
|
Введение. Предмет, содержание разделов курса физической и коллоидной химии.
Основные понятия: система, виды систем, параметры и функции состояния.
Первый закон термодинамики
|
ОК-3, ОК -4,
ПК-3
|
Знать:основные определения и законы физической химии (первый закон термодинамики).
Уметь: организовать своюсамостоятельную работу по изучению основной и дополнительной литературы.
Владеть: навыками проведения практической работы, способностью находить управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовность нести за них ответственность, руководить людьми и подчиняться.
|
Лекции-беседы
|
Тема 2.
|
Изопроцессы. Работа изопроцессов. агрегатные состояния веществ. Газовые законы.
|
4/
0,12
|
1/0,025
|
Характеристика идеального и реальных газов. Газовые законы. Графическое изображение изохоры, изобары, изотермы.
Уравнение состояния идеального газа.свойства газов при высоких температурах. Плазма.
Применение физико-химических законов в пищевой промышленности Изопроцессы. Работа изопроцессов. агрегатные состояния веществ. Газовые законы.
Понятие изопроцессов. Определение работы изопроцессов.
Характеристика идеального иреальных газов. Газовые законы. Графическое изображение изохоры, изобары, изотермы.Уравнение состояния идеального газа.свойства газов при высоких температурах. Плазма.Применение физико-химических законов в пищевой промышленности.
|
ОК-3, ОК -4,
ПК-3
|
Знать:основные определения и законы физической химии (Законы:Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля, Авагадро, Менделеева-Клапейрона).
Уметь: организовать своюсамостоятельную работу по изучению основной и дополнительной литературы.
Владеть: навыками проведения практической работы, способностью находить управленческие решения в нестандартных ситуациях и готовность нести за них ответственность, руководить людьми и подчиняться.
|
Лекции-беседы
|
Тема 3.
|
Цикл Карно. КПД цикла Карно. II закон термодинамики. Энтропия. Закон Больцмана.
|
4/
0,12
|
1/0,025
|
Этапы цикла Карно. Определение работы каждого из четырех этапов. (II закон термодинамики).
Определение эффективности работы паровых машин, работающих на водяном и ртутном паре.
Понятие энтропии. Статистический смысл II закона термодинамики (закон Больцмана).
|
ОК-5
ПК-7
|
Знать: основные определения и законы физической химии.
Уметь: показать диаграмму, характеризующую циклический процесс.
Владеть: навыками выполнения практических работ, а так женавыками сбора и анализа информации, технологиями совместной работы в малых творческих группах.
|
Проблемные лекции.
|
Тема 4.
|
Закон Гесса и его следствия. Энтальпия
|
4/
0,12
|
1/0,025
|
Тепловой эффект химической реакции. Следствия закона Гесса (закон Лавуазье-Лапласа).
Расчет тепловых эффектов химических процессов.
Зависимость тепловых эффектов от температуры.
Химический потенциал.
|
ОК-6
ПК-8
|
Знать:законы физической химии (закон Гесса и его следствия).
Уметь:проводить расчеты тепловых эффектов химических процессов.
организовать своюсамостоятельную работу по изучению основной и дополнительной литературы.
Владеть: навыками сбора и анализа информации.
|
Проблемные лекции.
|
Тема 5.
|
Закон действующих масс. Химическое равновесие.
|
4/
0,12
|
1/0,025
|
Обратимыереакции. Закон действующих масс.
Определение скорости химической реакции
Гомогенное, гетерогенное равновесие (принцип ЛеШателье).
Правило фаз.
Понятия фаза, компонент, вариантность системы, число степеней свободы.
Диаграммы состояния воды и серы.
|
ОК-9
ПК-10
|
Знать:законы физической химии(закон действующих масс, правило фаз Гиббса).
Уметь:Определять скорость химического процесса.
Владеть: навыками выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения.
|
Проблемные лекции.
|
Тема 6.
|
Идеальные и реальные растворы. Свойства разбавленных растворов.
|
2/
0,06
|
1/0,025
|
Термодинамика идеальных и реальных растворов. Закон Рауля для растворов неэлектролитов.
I и II законы Коновалова. Осмос, электроосмос, закон Вант-Гоффа.
Диаграммы Рпара– состав, Ткип– состав. Отклонения свойств растворов от законов Рауля и Вант Гоффа.
Понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения разбавленных растворов. Криоскопия, эбуллиоскопия.
|
ПК-30
|
Знать:основные определения и законы физической химии (закон Рауля I и II законы Коновалова.Осмос, электроосмос, закон Вант-Гоффа.)
Уметь: построить Диаграммы Рпара– состав, Ткип– состав.
Владеть: навыками решения типовых задач. Умеет проводить исследования по заданной методике и анализировать результаты экспериментов.
|
Проблемные лекции.
|
Тема 7.
|
Растворы электролитов.
|
4/
0,12
|
1/0,025
|
Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Физико-химические свойства растворов в пищевой промышленности.
Основы теории электролитической диссоциации. Слабые и сильные электролиты.
Отклонения от законов Вант-Гоффа и Рауля в растворах электролитов.
Электропроводность растворов. Удельная электропроводность.
Эквивалентная электропроводность.
Практическое применение электропроводности в технике.
|
ОК-15
ПК-31
|
Знать:законы физической химии (законы:Кольрауша, Вант-Гоффа и Рауля), какие растворы относятся к электролитам первого рода.
Уметь: Рассчитать удельную, эквивалентную электропроводности для слабых электролитов;
Владеть: навыками практическое применение электропроводности в технике. Способен изучать и анализировать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт по производству продуктов питания; одним из иностранных языков на уровне бытового общения, понимает основную терминологию сферы своей профессиональной деятельности.
|
Проблемные лекции.
|
Тема 8.
|
Электродные процессы. Гальванические элементы.
|
4/
0,12
|
1/0,025
|
Гальванический элемент и электролизер.
Равновесные электродные потенциалы. Двойной электрический слой.
Классификация электродов и электрохимических цепей.
Электролиз. I и II законы Фарадея.
|
ОК-5
ПК-7
|
Знать: законы физической химии (I и II законы Фарадея).
Уметь: составить гальванический элемент, записать схему электролиза.
Владеть: навыками решения типовых задач, навыками выполнения практических работ, а так женавыками сбора и анализа информации, технологиями совместной работы в малых творческих группах.
|
Проблемные лекции.
|
Тема 9.
|
Общая характеристика дисперсных систем. Методы получения дисперсных систем.
Общие понятия о коагуляции и седиментации дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
|
4/
0,12
|
1/0,025
|
Характеристика дисперсных систем. Классификация дисперсных систем по межфазному взаимодействию, дисперсности, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среде.
Методы получения дисперсных систем.
|
ОК-12
ПК-32
|
Знать: Классификация дисперсных систем и методы их получения понятие устойчивости.
Уметь: проводить экспериментальную работу по получению дисперсных систем; стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, уметь критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков.
Владеть: навыками выполнения практических работ, измерять и составлять описание проводимых экспериментов, подготавливать данные для составления обзоров, отчетов и научных публикаций; владеет статистическими методами и средствами обработки экспериментальных данных проведенных исследований.
|
Проблемные лекции.
|
Тема 10.
|
Общие понятия о коагуляции и седиментации дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
|
2/
0,06
|
|
Коагуляция коллоидных растворов электролитами.
Понятие кинетической и агрегативной устойчивости.
|
ОК-5
ПК-32
|
Знать: понятия седиментации и коагуляции.
Уметь: проводить расчеты по кинетике коагуляции; стремится к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, умееть критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков.
Владеть: навыками выполнения практических работ, измерять и составлять описание проводимых экспериментов, подготавливать данные для составления обзоров, отчетов и научных публикаций; владеет статистическими методами и средствами обработки экспериментальных данных проведенных исследований.
|
Проблемные лекции.
|
|
Итого
|
34/1
|
8/0,2
|
|
|
|
|
5.4. Практические и семинарские занятия, их наименование, содержание и объем в часах
Семинарские занятия учебным планом не предусмотрены.
5.5. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№
п/п
|
№ раздела
дисциплины
|
Наименование
лабораторных работ
|
Объем в часах /
трудоемкость в з.е.
|
ОФО
|
ЗФО
|
1.
|
Тема 1
|
Гомогенное, гетерогенное равновесие
|
2/0,06
|
2/0,06
|
2.
|
Тема 2
|
Определение порядка реакции методом начальных концентраций
|
4/0,12
|
|
3.
|
Тема 3
|
Определение константы скорости химических реакций
|
4/0,12
|
2/0,06
|
4.
|
Тема 4
|
Перегонка растворов из неограниченно смешивающихся жидкостей
|
4/0,12
|
|
5.
|
Тема 5
|
Электропроводность
|
4/0,12
|
2/0,06
|
6.
|
Тема 6
|
Электролиз
|
4/0,12
|
|
7.
|
Тема 7
|
Вязкость
|
4/0,12
|
2/0,06
|
8.
|
Тема 8
|
Дисперсные и коллоидные системы. Коллоидные растворы.
|
4/0,12
|
|
9.
|
Тема 9
|
Рефрактометрия.
|
2/0,06
|
2/0,06
|
10.
|
Тема 10
|
Поверхностные явления. Адсорбция.
|
2/0,06
|
|
|
|
|
34/1
|
10/0,3
|
5.6. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Курсовой проект (работа) учебным планом не предусмотрен.
|
