МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского»
Химический факультет
Кафедра неорганической химии
УТВЕРЖДАЮ
Декан химического факультета
проф. А.В.Гущин
«10» сентября 2010 г.
Учебная программа
Дисциплины СД. Р.01 «Химия высокочистых веществ»
по специальности 020101.65 «Химия»
г. Нижний Новгород
2010 г.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского»
Химический факультет
Кафедра неорганической химии
УТВЕРЖДАЮ
Декан химического факультета
проф. А.В.Гущин
«10» сентября 2010 г.
Учебная программа
Дисциплины ОПД. В.01 «Анализ высокочистых веществ и материалов»
по специальности 240306_65 «Химическая технология монокристаллов,
материалов и изделий электронной техники»
г. Нижний Новгород
2010 г.
1. Область применения
Данная дисциплина относится к блоку специальных дисциплин регионального
компонента, преподается на третьем курсе в 5 семестре.
2. Цели и задачи дисциплины
Содержание дисциплины направлено на изучение предмета химии
высокочистых веществ и формировании представлений о классификации веществ по
степени чистоты, свойствах высокочистых веществ, о влиянии примесей на свойства
высокочистых веществ.
Задачей спецкурса является приобретение студентами знаний в области
получения высокочистых веществ, механизмов процессов ограничивающих степень
чистоты веществ при их глубокой очистке, функциональных материалов на основе
высокочистых веществ.
3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения студенты должны:
- Знать физико-химические основы методов получения высокочистых веществ
и материалов, механизмы влияния природы и концентрации примесей в
высокочистых веществах на их примесночувствительные свойства.
- Представлять основы классификации веществ по их примесному, фазовому и
изотопному составу.
- Уметь использовать физико-химические представления для выбора методов
получения материалов, имеющих различную природу, при их использовании в
оптоэлектронике, волоконнооптических приборах и устройствах.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Виды учебной работы
Всего часов
Семестры
Общая трудоемкость дисциплины
136
5
Аудиторные занятия
72
72
Лекции
36
36
Практические занятия (ПЗ)
36
36
64
64
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
Вид итогового контроля (зачет,
экзамен)
экзамен
5. Содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Раздел дисциплины
Химия высокочистых
веществ как научная
дисциплина в системе
фундаментального
химического знания.
Формирование понятия
«высокочистое
вещество».
Влияние примесного
состава на свойства
веществ. Накопление
фактов о влиянии
примесей на свойства
веществ. Классификация
веществ по степени
чистоты.
Элементарные
разделительные
процессы.
Определение
элементарного
разделительного
процесса и
разделительного
эффекта.
Физические методы
разделения смесей
веществ. Разделение в
гравитационном,
магнитном и
температурном полях.
Диффузионные методы
разделения.
Методы разделения,
основанные на фазовых
равновесиях.
Экстракционные методы
разделения.
Адсорбционные методы
разделения.
Принципы организации
Лекции
ПЗ (или С)
Не предусмотрено
ЛР
Не
предусмотрен
о
*
Не предусмотрено
*
*
Не предусмотрено
*
*
Не предусмотрено
*
*
Не предусмотрено
*
*
Не предусмотрено
*
7.
8.
процессов получения
высокочистых веществ
Свойства
высокочистых
веществ. Факторы,
формирующие
свойства
твердотельных
веществ
Высокочистые
материалы: содержание и
объем понятия.
Основные
функциональные
материалы на основе
высокочистых веществ.
*
Не предусмотрено
*
*
Не предусмотрено
*
5.2. Содержание разделов дисциплины
1. Химия высокочистых веществ как научная дисциплина в системе
фундаментального
химического
знания.
Формирование
понятия
«высокочистое вещество». Накопление фактов о влиянии состава на
свойства вещества. Установление понятия
«индивидуальное вещество»,
исходя
из
свойств
вещества
и
на
основе
атомно-молекулярных
представлений. Основное вещество и примеси. Химическая, изотопная и
фазовая чистота веществ и материалов.
2. Влияние примесного состава на свойства веществ. Накопление фактов о влиянии
примесей на свойства веществ. Классификация веществ по степени чистоты. Чистые,
химически чистые, чистые для анализа, особо чистые вещества. Содержание понятия
«высокочистые вещества»: два основных отличительных признака высокочистых
веществ. Объем понятия «высокочистые вещества». Особенности в понимании
чистоты веществ как явления.
3. Элементарные
разделительные
процессы.
Определение
элементарного
разделительного процесса и разделительного эффекта. Разделительный эффект
химических реакций. Разделение при реакции полимеризации.
Разделительный эффект реакции фотолиза смеси гидридов. Варианты реализации
химических методов разделения. Ионный обмен как вариант химического метода
разделения смесей для растворов электролитов. Типы химических реакций,
пригодных для осуществления разделительных процессов.
4. Физические
методы
разделения
смесей
веществ.
Разделение
в
гравитационном,
магнитном
и
температурном
полях.
Диффузионные
методы разделения. Фильтрация как метод удаления примесей в форме
частиц.
5.
Методы
разделения,
основанные
на
фазовых
равновесиях.
Экстракционные методы разделения. Адсорбционные методы разделения.
6. Принципы организации процессов получения высокочистых веществ.
Схема получения особо чистого и высоколетучего вещества на примере
серы. Схема получения особо чистого тугоплавкого вещества на примере
вольфрама.
Явления, ограничивающие степень чистоты веществ в процессе глубокой очистки.
7. Свойства
высокочистых
веществ.
Факторы,
формирующие
свойства
твердотельных веществ. Составляющие в значении свойства вещества на примере
оптической прозрачности. Пределы влияния примесей на свойства веществ. Понятие
об области примесной чувствительности свойств веществ.
8. Высокочистые материалы: содержание и объем понятия. Основные
функциональные материалы на основе высокочистых веществ.
6. Лабораторный практикум
1. Современные микропроцессорные системы для контроля температуры.
2. Измерение температуры инфракрасным пирометром.
3. Аппаратура и методика работы со сжатыми и сжиженными газами.
4. Основы вакуумной техники.
5. Работа с электронным регулятором расхода газа (mass-flow controller).
6. Глубокая очистка летучих веществ методом периодической ректификации
(решение задач оптимизации аппаратуры и методики).
7. Определение коэффициента разделения жидкость-пар.
8. Ректификация.
9. Стеклодувное дело.
10. Определение удельной поверхности и гранулометрического состава.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература
а)
основная литература:
1. «Получение и анализ веществ особой чистоты», Под ред. Г.Г. Девятых, М.:Наука,
1978, 276 с.
2. Девятых Г.Г., Зорин А.Д. «Летучие неорганические гидриды особой
чистоты», М.: Наука, 1974, 208 с.
3. Девятых Г.Г., Бурханов Г.С. «Высокочистые тугоплавкие и редкие металлы», М.:
Наука, 1993.
4. Девятых Г.Г., Чурбанов М.Ф. «Высокочистые халькогены», Н.Новгород.: Изд-во
ННГУ, 1997.
б)
дополнительная литература:
1. Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. «Глубокая очистка веществ», М.: Высшая школа, 1974,
160 с.
2. Девятых Г.Г., Еллиев Ю.Е. «Введение в теорию глубокой очистки веществ», М.:
Наука, 1981,320 с.
3. Степин Б.Д. и др. «Методы получения особо чистых неорганических веществ», Л.:
Химия, 1969, 480 с.
4. Агафонов И.Л., Девятых Г.Г. «Масс-спектрометрический анализ газов и паров
особой чистоты», М.: Наука, 1980, 336 с.
8. Вопросы для контроля
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Объем и содержание понятия «высокочистое вещество». Этапы
формирования понятия.
Схемы получения особочистого вещества на примере мышьяка.
Основное вещество и примеси. Особенности понимания чистоты веществ как
явления.
Фильтрация как метод удаления примесей в форме частиц.
Механизм фильтрационного разделения частиц.
Понятие «индивидуальное вещество». Основное вещество и примеси.
Физические, физико-химические и химические методы разделения смесей.
Методы разделении, основанные на фазовых равновесиях.
Экстракционные методы разделения.
Элементарные разделительные процессы.
Типы химических реакций, пригодных для осуществления
разделительных процессов. 12.Разделение при
реакции полимеризации.
Раз делительный эффект реакции фотолиза смеси гидридов.
Диффузионные методы разделения
Адсорбционные методы разделения
Разделение в гравитационном поле.
Разделение в магнитном и температурном полях.
Явления, ограничивающие степень чистоты веществ, при их глубокой
очистке.
19. Факторы, формирующие свойства твердотельных высокочистых веществ.
20. Ионный обмен как вариант химического метода разделения смесей для
растворов электролитов.
21.
22.
23.
24.
25.
Классификация веществ по степени чистоты.
Схема получения особо чистого и высокочистого летучего вещества.
Влияние примесей на свойства веществ.
Понятие об области примесной чувствительности веществ.
Получение высокочистых моноизотопных элементов.
9. Критерии оценок
Зачтено
Незачтено
Отлично
Хорошо
Зачет
Знание основного содержания разделов
дисциплины, допускаются неточности,
неправильные формулировки, нарушения в
последовательности изложения материала.
Правильное применение теоретических знаний для
решения практических заданий.
Незнание значительной части основного
содержания разделов дисциплины. Имеющихся
знаний недостаточно для освоения дисциплин
последующих курсов.
Исчерпывающее знание программного материала,
грамотное и логически строгое его изложение.
Твердое знание программного материала, без
существенных неточностей.
Удовлетворительно
Знание основного содержание программного
материала, допускаются неточности, неточные
формулировки, нарушения логики в изложении
материала.
Неудовлетворительно Отсутствует знание значительной части
программного материала, в ответе проявляются
грубые ошибки.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным
стандартом по специальности 240306_65 «Химическая технология
монокристаллов, материалов и изделий электронной техники»