МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет Химический
Кафедра неорганической химии
| УТВЕРЖДАЮ |
|
Проректор по учебной работе
|
|
________________В.П. Гарькин
|
|
«____»_______________ 2010 г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Химия твердого тела
образовательная программа направления 020100.62 Химия
цикл Б2 "Математический и естественнонаучный цикл", вариативная часть
Профиль подготовки
Общий
Квалификация выпускника
Бакалавр химии
Форма обучения
Очная
Курс 4 семестр 8
Самара
2010
Рабочая программа составлена на основании Федерального Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования направления 020100.62 Химия, утвержденного 19 мая 2010 г.
Составитель рабочей программы: Д.В. Пушкин, доцент, к.х.н.
Рецензент: В.А. Блатов, профессор, д.х.н.
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии
(протокол № 10 от «07» июня 2010 г.)
Заведующий кафедрой
07 июня 2010 г. _______________ В.Н. Сережкин
СОГЛАСОВАНО
Декан
факультета
____ _____________ 2010 г. _______________ С.В. Курбатова
СОГЛАСОВАНО
Начальник
методического отдела
____ _____________ 2010 г. _______________ Н.В. Соловова
ОДОБРЕНО
Председатель
методической
комиссии факультета
____ _____________ 2010 г. _______________ И.В. Лобачева
1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе, требования к уровню освоения содержания дисциплины
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель дисциплины - знакомство студентов с современными препаративными методами получения моно- и поликристаллических веществ, а также с общими закономерностями, связывающими особенности кристаллического строения твердых тел с их физическими свойствами.
Задачи дисциплины: выработать у студентов представление о современных препаративных методах химии твердого тела, познакомить их с общими закономерностями, связывающими особенности кристаллического строения твердых тел с их физическими свойствами.
1.2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля)
В результате освоения учебной дисциплины обучающийся должен
Знать: общие закономерности, связывающие особенности кристаллического строения твердых тел с их физическими свойствами.
Уметь: проводить компьютерный кристаллохимический анализ взаимосвязей состава, кристаллического строения и физических свойств твердых тел.
Владеть: основными методами, способами и средствами хранения и переработки кристаллоструктурной информации, основами препаративных методов получения моно- и поликристаллических веществ.
Быть способным: применять основные законы химии при выборе метода синтеза кристаллических веществ с привлечением баз данных о строении веществ.
Владеть компетенциями:
Код
|
Наименование результата обучения
|
ОК-6
|
Использует основные законы естественнонаучных дисциплин, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования
|
ОК-7
|
Умеет работать с компьютером на уровне пользователя и способен применять навыки работы с компьютерами как в социальной сфере, так и в области познавательной и профессиональной деятельности
|
ОК-9
|
Владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией
|
ПК 2
|
Владеет основами теории фундаментальных разделов химии
|
ПК 3
|
Способность применять основные законы химии при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных
|
ПК 11
|
Владение методами отбора материала для теоретических занятий и лабораторных работ
|
1.3. Место дисциплины в структуре ООП
Изучение дисциплины сновывается на знаниях, полученных студентами при изучении курсов "Неорганическая химия", "Физика", "Кристаллохимия", "Строение вещества".
Понятия, законы и методы, введенные в курсе, будут использоваться при выполнении студентами выпускной квалификационной работы.
2. Содержание дисциплины
2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы
Очная форма обучения, 8 семестр, дифференцированный зачет
Вид учебной работы |
Объем часов/ зачетных единиц
| Трудоемкость изучения дисциплины |
108/3
|
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)
|
60
|
в том числе:
|
лекции
|
26
|
практические занятия (семинары)
|
28
|
КСР
|
6
|
Самостоятельная работа студента (всего)
|
48
|
в том числе:
|
Подготовка к семинарам
|
20
|
Самостоятельное изучение тем
|
18
|
Подготовка реферата
|
10
|
2.2. Тематический план учебной дисциплины
Наименование разделов и тем
|
Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические занятия, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работа (проект)
|
Объем часов/
зачетных единиц
|
Образовательные технологии
|
Формируемые компетенции/ уровень освоения
|
Формы текущего контроля
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
Раздел 1
|
ПРЕПАРТИВНЫЕ МЕТОДЫ ХИМИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА – лекции
|
6/0,17
|
Проблемная лекция
|
ОК-6/1 ПК 2/1
|
|
Практические занятия
1. Твердофазные реакции. Факторы, влияющие на их протекание.
|
4/0.11
|
Эвристическая беседа
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/1
|
Устный опрос
|
2. Выращивание монокристаллов.
|
2/0.055
|
Коллоквиум
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/2 ПК 11/2
|
Самостоятельная работа студента
1. Теоретическая подготовка к каждому занятию в соответствии с программой курса, а также изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (указаны курсивом в пункте 2.3). КСР.
|
9/0.25
|
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Собеседование
|
2. Подготовка реферата.
|
10/0.25
|
|
ОК-6/1 ОК-7/2
ОК-9/2 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/3
|
Собеседование
|
Раздел 2
|
ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ – лекции
|
6/0,17
|
Лекция
визуализация
|
ОК-6/1 ПК 2/1
|
|
Практические занятия
1. Работа в СУБД программной оболочки TOPOS. Основная кристаллографическая информация. Фильтрация данных.
|
2/0.055
|
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Устный опрос
|
2. Расчет матрицы смежности структуры в программе AutoCN. Анализ и редактирование матрицы смежности.
|
2/0.055
|
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Устный опрос
|
3. Работа в программе IsoCryst. Визуализация и геометрический анализ кристаллических структур.
|
2/0.055
|
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Устный опрос
|
4. Анализ путей проводимости в твердых электролитах.
|
4/0.11
|
Эвристическая беседа
|
ОК-6/2 ОК-7/2
ОК-9/2 ПК 2/2
ПК 3/2 ПК 11/2
|
Групповое обсуждение
|
Самостоятельная работа студента
Теоретическая подготовка к каждому практическому занятию в соответствии с программой курса, а также изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (пункт 2.3). КСР.
|
9/0.25
|
Консультации преподавателя
|
ОК-6/2 ОК-7/1
ОК-9/2 ПК 2/2
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Собеседование
|
Раздел 3
|
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ, ПИРО- И ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКИ - лекция
|
6/0,17
|
Проблемная
лекция
|
ОК-6/1 ПК 2/1
|
|
Практические занятия
1. Структурный анализ сегнетоэлектриков.
|
4/0.11
|
Групповое решение творческих задач
|
ОК-6/1 ОК-7/2
ОК-9/2 ПК 2/2
ПК 3/2 ПК 11/3
|
Групповое обсуждение
|
2. Особенности строения ВТСП.
|
2/0.055
|
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Устный опрос
|
Самостоятельная работа студента
Теоретическая подготовка к каждому практическому занятию в соответствии с программой курса, а также изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (пункт 2.3).
|
9/0.25
|
Консультации преподавателя
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/1 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Собеседование
|
Раздел 4
|
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ - лекции
|
4/0.11
|
Проблемная
лекция
|
ОК-6/1 ПК 2/1
|
|
Практические занятия
Особенности строения основных классов ферромагнитных материалов
|
4/0.11
|
Групповое решение творческих задач
|
ОК-6/2 ОК-7/2
ОК-9/3 ПК 2/2
ПК 3/3 ПК 11/3
|
Групповое обсуждение
|
Самостоятельная работа студента
Теоретическая подготовка к каждому практическому занятию в соответствии с программой курса, а также изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (пункт 2.3). КСР.
|
9/0.25
|
|
ОК-6/1 ПК 2/1
ПК 3/1 ПК 11/1
|
Собеседование
|
Раздел 5
|
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И ЛАЗЕРЫ - лекции
|
4/0.11
|
Проблемная
лекция
|
ОК-6/1 ПК 2/1
|
|
Практические занятия
Типичные люминофоры, особенности их структуры.
|
2/0.055
|
|
ОК-6/1 ОК-7/1
ОК-9/2 ПК 2/1
ПК 3/2 ПК 11/2
|
Устный опрос
|
Самостоятельная работа студента
Теоретическая подготовка к каждому практическому занятию в соответствии с программой курса, а также изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку (пункт 2.3). КСР.
|
9/0.25
|
Консультации преподавателя
|
ОК-6/2 ОК-7/2
ОК-9/1 ПК 2/2
ПК 3/2 ПК 11/2
|
Собеседование
|
2.3. Содержание лекционного курса*
Раздел 1. ПРЕПАРТИВНЫЕ МЕТОДЫ ХИМИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА. Твердофазные реакции. Факторы, влияющие на их протекание. Топотаксические и эпитаксиальные реакции. Экспериментальное обеспечение твердофазных реакций. Условия приготовления реакционных смесей.
Препаративные методы. Транспортные реакции. Реакции внедрения и ионного обмена. Электрохимическое восстановление и нанесение покрытий. Анодное и термическое оксидирование. Разложение паров. Катодное распыление. Испарение в вакууме. Выращивание монокристаллов. Гидротермальные методы. "Сухие" методы высокого давления.
Раздел 2. ИОННАЯ ПРОВОДИМОСТЬ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ. Ионная проводимость и твердые электролиты. Типичные твердые электролиты и механизм проводимости. b-Al2O3. AgI и его производные. Галогенид- и кислородсодержащие ионные проводники. Применение твердых электролитов.
Раздел 3. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ, ПИРО- И ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКИ. Важнейшие классы диэлектриков. Сегнетоэлектрики, сегнетиэлектрики, особенности их структуры. Пироэлектрики и пьезоэлектрики. Основные классы ВТСП. Применение различных классов диэлектриков.
Раздел 4. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ ТЕЛ. Классификация магнитных свойств твердых тел. Диамагнетики и парамагнетики. Ферро-, ферри- и антиферромагнетики. Основные классы магнитных материалов. Особенности структуры оксидов переходных металлов, шпинелей, гранатов, ильменитов и перовскитов. Применение магнитных материалов.
Раздел 5. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И ЛАЗЕРЫ. Виды люминесценции. Основные составляющие структуры люминофора. Типичные люминофоры, особенности их структуры. Лазеры и материалы для лазеров. Применение люминесцентных материалов.
* Курсивом отмечены темы, вынесенные на самостоятельную проработку студентом.
3.Организация входного, текущего и промежуточного контроля обучения
3.1. Организация контроля:
Входное тестирование - не используется;
Текущий контроль – использована бально-рейтинговая система;
Промежуточная и итоговая аттестация выставляется на основании бально-рейтинговой системы.
3.2. Тематика рефератов
Реферат "Метод синтеза монокристаллов". Каждый студент получает определенное вещества для описания его метода синтеза.
3.3. Курсовая работа
Курсовая работа по курсу не предусмотрена.
3.4. Бально-рейтинговая система
Максимальная сумма баллов, набираемая студентом по дисциплине «Химия твердого тела», закрываемой семестровой (итоговой) аттестацией, равна 100.
На основе набранных баллов, успеваемость студентов в семестре определяется следующими оценками: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» и «не зачтено».
- «Отлично» – от 81 до 100 баллов – теоретическое содержание курса освоено полностью, без пробелов необходимые практические навыки работы с освоенным материалом сформированы, все предусмотренные программой обучения учебные задания выполнены, качество их выполнения оценено числом баллов, близким к максимальному.
- «Хорошо» – от 65 до 80 баллов – теоретическое содержание курса освоено полностью, без пробелов, некоторые практические навыки работы с освоенным материалом сформированы недостаточно, все предусмотренные программой обучения учебные задания выполнены, качество выполнения ни одного из них не оценено минимальным числом баллов, некоторые виды заданий выполнены с ошибками.
- «Удовлетворительно» – от 50 до 64 баллов – теоретическое содержание курса освоено частично, но пробелы не носят существенного характера, необходимые практические навыки работы с освоенным материалом в основном сформированы, большинство предусмотренных программой обучения учебных заданий выполнено, некоторые из выполненных заданий, возможно, содержат ошибки.
- «Неудовлетворительно» – 49 и менее баллов - теоретическое содержание курса не освоено, необходимые практические навыки работы не сформированы, выполненные учебные задания содержат грубые ошибки, дополнительная самостоятельная работа над материалом курса не приведет к существенному повышению качества выполнения учебных заданий.
Баллы, характеризующие успеваемость студента по дисциплине, набираются им в течение всего периода обучения за изучение отдельных тем и выполнение отдельных видов работ.
Распределение баллов, составляющих основу оценки работы студента по изучению дисциплины
Реферат 10 баллов
Индивидуальное задание "Геометрический анализ кристаллических структур" 20 баллов
Индивидуальное задание "Анализ путей проводимости в твердых электролитах" 20 баллов
Индивидуальное задание "Структурный анализ сегнетоэлектриков" 20 баллов
Индивидуальное задание "Строение ферромагнитных материалов" 20 баллов
Контрольная работа "Люминесценция и лазеры" 10 баллов
Сведения о материально-техническом обеспечении дисциплины
№
п/п
|
Наименование оборудованных учебных кабинетов, лабораторий
|
Перечень оборудования и технических средств обучения
|
1
|
Лекционная аудитория
|
Мультимедийное оборудование
|
2
|
Компьютерный класс
|
ПЭВМ, мультимедийное оборудование
|
5. Литература
5.1. Основная
Кнотько А.В. Химия твердого тела: учеб. пособие для вузов. Гриф УМО. / А.В. Кнотько, И.А. Пресняков, Ю.Д. Третьяков - М.: Академия, 2006 - 304 с.
Егоров-Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия. Гриф Минобрнауки. М.:Изд. КДУ. 2005. 592 с.
Сережкин В.Н., Пушкин Д.В., Сережкина Л.Б. Точечные группы симметрии. Гриф УМО. Самара: Самарский университет, 2007. 51 с.
5.2. Дополнительная
1. Вест А. Химия твердого тела. В 2-х т. М.:Мир, 1988.
2. Блатов В.А., Шевченко А.П., Сережкин В.Н. Методы компьютерной кристаллохимии и комплекс программ TOPOS. (в 2 частях). Самара.:СамГУ, 2001. 138 с.
3. Вайнштейн Б.К. Современная кристаллография в 4-х томах. М.: Наука, 1979.
5.3. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины для организации самостоятельной работы студентов
Сережкин В.Н. Пространственные группы симметрии. Самара.:СамГУ, 1992. 28 с.
International Tables for Crystallography. Volume A. Kluwer Academic Publishers. 2002.
www.iucr.org Обучающие ресурсы Международного Союза по Кристаллографии
www.springerlink.com - электронные ресурсы издательства Springer
www.sciencedirect.com - электронные ресурсы издательства Elsevier
|
