Министерство образования Российской Федерации
|
УТВЕРЖДАЮ Председатель научно-методического Совета по химии П.Д.Саркисов |
УТВЕРЖДАЮ Начальник Управления образовательных программ и стандартов высшего и среднего профессионального образования Г.К.Шестаков |
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ХИМИЯ
Для направлений:
552200 Метрология, стандартизация и сертификация
552100 Эксплуатация транспортных средств
151900 Оптоэлектроника
152300 Геодезия
551500 Приборостроение
550200 Автоматизация и управление
551100 Проектирование и технология электронных средств
551000 Авиа- и ракетостроение
552800 Информатика и вычислительная техника
552500 Радиотехника
552600 Кораблестроение и океанотехника
550400 Телекоммуникации
550700 Электроника и микроэлектроника
551400 Наземные транспортные системы
551300 Электротехника, электромеханика и электротехнологии
550900 Теплоэнергетика
551800 Технологические машины и оборудование
551700 Электроэнергетика
550100 Строительство
552700 Энергомашиностроение
550600 Горное дело
552900 Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств
552000 Эксплуатация авиационной и космической техники
553000 Системный анализ и управление
553100 Техническая физика
553200 Геология и разведка полезных ископаемых
553300 Прикладная механика
553400 Архитектура
Программа составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по соответствующим направлениям
© Министерство образования Российской Федерации
© ГНИИ ИТТ "Информика" (Интернет публикация)
Москва 2000
Пояснительная записка
Данная программа по дисциплине “Химия” предназначена для подготовки бакалавров технических направлений химико-технологического профиля, и ее особенность, в отличие от программы по химии для специальностей, состоит в более фундаментальном характере изложения, имеющем целью формирования у студентов целостного естественнонаучного мировоззрения.
Опираясь на полученные в средней школе химические знания, программа предусматривает дальнейшее углубление современных представлении в области химии, без знания основ которой невозможна подготовка бакалавра.
Без знания химии невозможно решение экологических, сырьевых и энергетических проблем, которые стоят перед человечеством.
При подготовке программы учитывалось современное состояние химической науки и требования, предъявляемые к бакалаврам технических наук.
Программа рассчитана на 200-250 часов и состоит из двух частей.
Первая часть охватывает обязательные разделы химии, необходимые для подготовки бакалавра. На изучение этой части рекомендуется отводить от 50 до 70% всего учебного времени, предусмотренного учебным планом на изучение химии.
Вторая часть программы состоит из разделов, изучаемых по выбору кафедры химии вуза с учетом специфики направления. На изучение этих разделов рекомендуется отводить от 30 до 50% всего учебного времени, отводимого на изучение химии.
При составлении на ее основе рабочей программы объем и последовательность изучаемого материала, глубину и широту изложения, а также рекомендуемую для студентов литературу определяет кафедра с учетом учебного плана вуза, профиля направления и сложившихся традиций.
Важной составной частью учебного процесса по дисциплине “Химия” являются лабораторные занятия, развивающие у студентов навыки научного экспериментирования и исследовательский подход к изучению предмета и закрепляющие теоретический материал.
Исходя из концепции подготовки бакалавров, для студентов, имеющих своей целью продолжение обучения в магистратуре, в рабочей программе следует предусмотреть курсы по выбору студента, углубляющие их фундаментальные научные знания предмета, предлагать оформлять самостоятельную работу по темам в виде рефератов или научных сообщений на семинарах.
Для студентов, предполагающих завершить обучение на уровне бакалавриата или продолжить его по специальности, целесообразно рекомендовать курсы по выбору ииндивидуальные занятия прикладной направленности.
Самостоятельная работа может быть посвящена освоению теоретического материала и подготовке к лабораторным и практическим занятиям.
Содержание дисциплины
Обязательные разделы
Введение
Химия как часть естествознания. Предмет химии. Вещество. Виды химических реакций. Связь химии с другими науками. Значение химии в формировании мышления, в изучении природы и развитии техники. Химия и проблемы экологии.
Раздел I. Основы строения вещества
1.1. Электронное строение атома и систематика химических элементов. Квантово-механическая модель атома. Принцип Паули и правило Хунда. Строение многоэлектронных атомов. Периодическая система Д.И.Менделеева и изменение свойств элементов и их соединений. Окислительно-восстановительные свойства элементов.
1.2. Химическая связь. Основные типы и характеристики связи. Ковалентная и ионная связи. Метод валентных связей. Гибридизация. Понятие о методе молекулярных орбиталей. Строение и свойства простейших молекул.
1.3. Типы взаимодействия молекул. Комплексные соединения. Основные виды взаимодействия молекул. Силы межмолекулярного взаимодействия. Водородная связь. 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 вещества в конденсированном состоянии. Агрегатное состояние вещества. Химическое строение твердого тела. Аморфное состояние вещества. Кристаллы. Кристаллические решетки. Химическая связь в твердых телах. Металлическая связь и металлы. Химическая связь в полупроводниках и диэлектриках. Реальные кристаллы. Простое вещество. Изомерия и аллотропия.
Раздел II. Взаимодействия веществ
2.1. Элементы химической термодинамики. Энергетические эффекты химических реакций. Внутренняя энергия и энтальпия. Термохимия. Термохимические законы и уравнения. Энтальпия образования химических соединений. Стандартное состояние. Энтропия и ее изменение при химических процессах. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца и их изменения при химических процессах. Условия самопроизвольного протекания химических реакций. Условия химического равновесия. Обратимые и необратимые реакции. Химический потенциал. Активность и коэффициент активности.
2.2. Химическое и фазовое равновесия. Закон действия масс. Константа равновесия и ее связь с термодинамическими функциями. Принцип Ле Шателье. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Фазовое равновесие. Правило фаз. Распределение веществ в гетерогенных системах. Поверхностные явления. Сорбция. Адсорбционное равновесие. Гетерогенные дисперсные системы.
2.3. Химическая кинетика. Скорость гомогенных химических реакций. Основное химическое уравнение. Зависимость скорости химических реакций от температуры. Энергия активации. Гомогенный катализ. Цепные реакции. Физические методы ускорения химических реакций. Колебательные реакции. Скорость гетерогенных химических реакций. Гетерогенный катализ.
2.4. Растворы. Определение и классификация растворов. Растворы неэлектролитов и электролитов. Водные растворы электролитов. Ассоциированные и неассоциированные электролиты. Свойства растворов ассоциированных электролитов. Активность. Особенности воды как растворителя. Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель среды. Ионные реакции в растворах. Диссоциация комплексных соединений. Теория кислот и оснований. Константы кислотности и основности.
2.5. Коллоидные системы. Дисперсность и дисперсныесистемы. Классификация коллоидных систем. Золи и гели. Мицеллы и их строение. Получение коллоидных растворов. Устойчивость коллоидных систем, оптические и электрические свойства. Методы получения и разрушения коллоидных систем. Коллоиды в природных системах. Растворы полимеров.
2.6. Электрохимические процессы. Окислительно-восстановительные процессы. Определение и классификация электрохимических процессов. Законы Фарадея. Термодинамика электродных процессов. Понятие об электродных потенциалах. Гальванические элементы, ЭДС и ее измерение. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Уравнение Нернста. Потенциалы металлических, газовых и окислительно-восстановительных электродов. Ионселективные электроды и сенсоры. Мембраны и мембранный потенциал. Кинетика электродных процессов. Электрохимическая и концентрационная поляризация. Электролиз. Последовательность электродных процессов. Выход по току. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами.
2.7. Коррозия и защита металлов и сплавов. Основные виды коррозии. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Коррозия под действием блуждающих токов. Методы защиты от коррозии: легирование, электрохимическая защита, защитные покрытия. Изменение свойств коррозионной среды. Ингибиторы коррозии.
Избранные разделы химии, изучаемые по выбору кафедры с учетом направления
3.1. Химия металлов. Зависимость свойств металлов от их положения в периодической системе Д.И. Менделеева. Основы физико-химического анализа. Интерметаллические соединения и твердые растворы металлов. Основные методы получения металлов. Физико-химические процессы при сварке и пайке металлов. Свойства р-металлов и их соединений. Свойства переходных металлов, d-элементы IV — VII групп. Химия элементов железа, их сплавы и химические соединения. Химия платиновых металлов. Химия металлов подгрупп меди и цинка.
3.2. Химия неметаллов. Зависимость свойств неметаллов от их положения в периодической таблице Д.И. Менделеева. Бор и его соединения. Азот, фосфор и их соединения. Элементы VI и VII групп и их соединения.
3.3. Неорганическая химия р-элементов IV группы. Химия полупроводников. Углерод и его аллотропные формы. Монооксид и диоксид углерода. Карбонаты. Карбиды. Кремний и германий и их соединения. Силициды. Силикаты. Стекло, Ситаллы. Фарфор, техническая и строительная керамика. Сверхпроводящие материалы. Полупроводниковые соединения. Физико-химические способы обработки полупроводников.
3.4. Химия вяжущих веществ. Определение и классификация вяжущих веществ и их свойства. Воздушные и гидравлические, известковые и гипсовые вяжущие вещества. Цементы, бетон.
3.5. Элементы органической химии. Строение, классификация и свойства органических соединений. Углеводороды и их производство. Химия органического топлива. Понятие о физико-химических процессах горения топлив. Продукты горения и защита воздушного бассейна. Водород - топливо будущего. Химия смазочно-охлаждающих средств и рабочих сред гидравлических систем.
3.6. Органические полимерные материалы. Методы получения полимеров, полимеризация, поликонденсация. Строение и свойства полимеров. Применение полимеров.
3.7. Химия воды. Строение молекул и свойства воды. Диаграмма плавкости систем вода - соль. Химические свойства воды. Природные воды и их состав. Сточные воды и их состав. Основные способы водоподготовкии очистки сточных вод. Охрана водного бассейна.
3.8. Электрохимические системы. Химические источники тока. Электрохимические энергоустановки. Электрохимические преобразователи, конденсаторы. Электрохимическая обработка металлов. Электрохимические покрытия.
3.9. Химическая идентификация. Вещество и егочистота. Аналитический сигнал и его виды. Химическая идентификация. Кислотно-основное и окислительно-восстановительное титрование. Гравиметрический и колориметрический анализ. Электрохимические методы анализа.
Примерный перечень лабораторных работ
1. Химический эквивалент и молярная масса эквивалента.
2. Измерение тепловых эффектов химических реакций.
3. Скорость химических реакций.
4. Химическое равновесие.
5. Адсорбционное равновесие.
6. Концентрация растворов.
7. Свойства водных растворов электролитов.
8. Водородный показатель среды.
9. Гидролиз солей.
10. Окислительно-восстановительные реакции.
11. Электродвижущая сила и напряжение гальванических элементов.
12. Электролиз; электрохимический эквивалент.
13. Коррозия металлов.
14. Защита металловот коррозии.
15. Химические свойства металлов.
16. Свойства соединений магния и кальция; жесткость воды.
17. Свойстваалюминия и его соединений.
18. Соединения металлов побочных подгрупп.
19. Аккумуляторы.
20. Получение и свойства гальванопокрытий.
Примерная тематика семинарских занятий
1. Строение атома.
2. Метод валентных связей. Гибридизация.
3. Комплексные соединения.
4. Энтальпийные характеристики процессов. Закон Гесса и его следствия.
5. Энергия Гиббса. Энтропия.
6. Закон действия масс. Константа равновесия.
7. Химическая кинетика и катализ.
8. Способы выражения концентраций растворов. Их взаимный пересчет.
9. Различие свойств ассоциированных и неассоциированных электролитов.
10. Электрохимические процессы.
11. Химия металлов.
12. Химия неметаллов.
13. Классификация и свойства органических соединений
Литература
Основная
1. Курс химии /Под ред. Н.В.Коровина, 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1990.
2. Фролов В.В. Химия, 3-е изд. - М.: Высшая школа, 1986.
3. Практикум по неорганической химии /Под ред. А.Ф.Воробьева, С.И. Дракина. - М.: Химия, 1983.
4. Коровин Н.В., Мингулина Э.И., Рыжова Н.Г. Лабораторные работы по химии. - М.: Высшая школа, 1986.
Дополнительная
1. Романцева Л.М., Лещиновая 3.Л., Суханова В.А. Сборник задачи упражнений по общей химии. - М.: Высшая школа, 1991.
2. Новиков Г.И. Основы общей химии. - М.: Высшая школа,1988.
Устанавливаемая кафедрой
Приводится в рабочей программе с включением литературы, издаваемой в вузе или вузах региона.
Программу составили :
авторы программы:
Воробьев А. ф. - академик АНВШ, профессор Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева:
Коровин Н. В. - профессор Московского энергетического института.
ответственный редактор
Воробьев А. ф. - академик АНВШ, профессор Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева.