МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
Программа
дисциплины
«Современные
проблемы
физической химии»
для магистранта
Документ СМК 3
уровня
УМКД 042-18-10.1.61
/02-2014
Редакция № 1
от « 11 » 09____
2014г
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
«Современные проблемы физической химии»
для специальностей магистратуры
6М060600 - Химия
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ МАГИСТРАНТОВ
СЕМЕЙ
2014
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 2 из 12
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель:_______________ « 29 » 09 2014г. Баяхметова Б.Б, к.х.н.,
старший преподаватель кафедры химии
2. ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры химии
Протокол от «29» 09 2014г., №_1__
Заведующий кафедрой
Б.Х.Мусабаева
2.2 На заседании учебно-методического бюро инженерно-технологического
факультета
Протокол от « 05 » 09 2014г., №_1____
Председатель
С. С. Толеубекова
3. УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического
совета университета
Протокол от « 11» 09 2014г., №_1__
Председатель УМС
4. ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
Г.К. Искакова
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 3 из 12
Содержание
1
Общие положения
4
2
Содержание дисциплины и распределение часов по видам
занятий
5
3
Методические рекомендации по изучению дисциплины
7
4
Формат курса
7
5
Политика курса
8
6
Политика выставления оценок
8
7
Литература
11
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 4 из 12
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Общие сведения о преподавателе и дисциплине
Баяхметова Булбул Баяхметовна, к.х.н., старший преподаватель
Кафедра «Химия»
Контактная информация: 35-05-90, учебный корпус №9, кабинет № 418
Место проведения занятий – аудитория № 420
Количество кредитов – 1
1.2 Краткое описание дисциплины
Курс «Современные проблемы физической химии» лежит в основе
теоретической подготовке
инженера-технолога. Физическая химия
рассматривает наиболее общие вопросы химии, связанные с изучением
взаимодействия различных форм движения материи и предшествует более
подробному изучению дисциплин специализации.
Устанавливая общие законы физико-химических процессов, она
является фундаментом всех отраслей химической технологии. В связи с тем,
что физическая химия дает возможность математического описания, расчета
и предсказания протекания процессов в зависимости от различных
факторов, она позволяет сознательно управлять химическими и
технологическими процессами.
1.2 Целью данного курса является
умение анализировать и
рассчитывать влияния внешних условий и природы реагентов на
основные параметры технологических процессов.
1.3
Основная задача изучения дисциплины заключается в ознакомлении
студентов с теоретическими основами
и основными расчетными и
экспериментальными методами физической химии.
1.4 В результате изучения дисциплины студент должен:
- понимать влияние различных условий на протекание технологических
процессов;
- знать основные разделы строения вещества, основы химической
термодинамики, фазовое равновесие, растворы, основы электрохимии,
химической кинетики и катализа;
- уметь обосновывать предложения по совершенствованию проводимых
технологических операций,
- усвоить основные законы и их применение в конкретных объектах
исследования;
- приобрести навыки проведения исследования, обработки результатов и
предсказания протекания процессов
1.6 Пререквизиты курса:
1.6.1 Физика
1.6.2 Математика
16.3. Неорганическая химия
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 5 из 12
1.6.4. Квантовая химия
1.7 Постреквизиты курса:
1.7.1 Основы электрохимической технологии
2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО
ВИДАМ ЗАНЯТИЙ
№
п/п
Название темы
1
2
ЛК
Часы
ЛБ СПЗ СРМП СРМ
3
4
5
6
7
Введение.
Элементы
статической
термодинамики. Основные
понятия
статической
термодинамики:
фазовое
пространство,
термодинамическая
вероятность.
33 Теорема
Лиувиля,
эргоидная гипотеза.
44 Статистика
Больцмана.
Расчет термодинамической
вероятности
методом
Больцмана. Связь между
энтропией
и
термодинамической
вероятностью.
55 Статическая сумма. Сумма
по состояниям молекул.
Связь
суммы
по
состояниям
с
термодинамическими
функциями.
1
-
1
1
3
1
-
1
1
3
1
-
1
1
3
1
-
1
1
3
Суммы по состояниям
видов достижений. Расчет
термодинамических
функций идеальных газов.
1
-
1
1
3
22
6
Таблица 1
Литература
8
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
7
86
9
10
11
12
Расчет
константы
равновесия
методом
статической
термодинамики.
Современное воззрение на
механизм
образования
растворов электролитов.
Модель Борна, Габера,
Капустинского для расчета
энергии кристаллической
решетки
и
энергии
гидратации
ионов.
Термодинамический цикл
Борна-Габера.
Основные
термодинамические
свойства
ионов.
Стандартная
энтальпия
образования
иона
в
растворе.
Стандартная
энергия
Гиббса
и
стандартная
энтропия
образования
иона
в
растворе.
Динамика развития теории
сильных
электролитов
Дебая-Хюккеля. Влияние
сольватации
ионов
на
коэффициент активности.
Применение теории ДебаяГюккеля для растворов
слабых электролитов.
Ионная
ассоциация
в
растворах
электролитов.
Влияние
ионной
ассоциации на равновесие в
растворах
электролитов.
Влияние ионной силы
раствора
на
скорость
химической реакции.
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 6 из 12
1
-
1
1
3
1
-
1
1
3
1
-
1
1
3
1
-
1
1
3
2
-
2
2
6
1
-
1
1
3
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
13 Полиэлектролиты.
Применение
теории
сильных электролитов для
полиэлектролитов.
14 Электрохимический
потенциал. Причина
возникновения
электродного потенциала.
Равновесный,
компромиссный
(стационарный),
смешанный потенциал.
Термодинамика
термодинамического
элемента, уравнения
Гиббса-Гельмгольца.
Использование ЭДС для
определения физикохимических характеристик
электрохимических
процессов
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 7 из 12
1
-
1
1
3
2
-
2
2
6
3
МЕТОДИЧЕСКИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО
ИЗУЧЕНИЮ
ДИСЦИПЛИНЫ
Изучение курса включает 4 взаимосвязанные формы: лекции, практические
занятия, СРМП и СРМ. Наиболее важной является лекция, на которой
рассматриваются важные и особо сложные вопросы дисциплины.
Лабораторный практикум предполагает освоение методик проведения работ,
решение задач. СРМП и СРМ являются повседневной и обязательной
подготовкой, выполняются по конкретным заданиям и находятся под
постоянным контролем преподавателя. Самостоятельная работа вне
аудитории предполагает работу с учебной литературой, выполнение
домашних заданий, подготовку к текущим лабораторным занятиям.
4 ФОРМАТ КУРСА
По данной дисциплине предполагается проведение 50-минутных лекций – 1
раза в неделю, 50-минутных практических занятий – 1 раз в неделю, 50минутных СРМП – 1 раза в неделю.
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 8 из 12
5 ПОЛИТИКА КУРСА
Посещение: Посещение лекций, лабораторных и практических занятий и
СРМП строго обязательно. Если по какой-либо причине, вы не можете
посещать занятия, будете нести ответственность за весь неусвоенный
материал. Отработки пропущенных занятий учебным планом не
предусмотрены, поэтому студент должен по пропущенной теме решить 5
задач по заданию преподавателя.
Поведение: Систематическое нарушение дисциплины во время занятий
будет наказываться удалением из аудитории и соответственно снижением
рейтинговой оценки за пропуск занятия
Рубежная аттестация: Итоги рубежной аттестации проставляются с учетом
посещаемости,
выполнение
самостоятельных
работ
студента,
в
установленные сроки, ответов на занятиях в устной или письменной форме,
результатов тестирования и самого рубежного контроля.
Экзамен: Заключительный экзамен будет проводиться для всех студентов
допущенных к нему на основе устного экзамена или компьютерной тестовой
системы. Каждый экзаменационный тест включает 5 ответов, один из ответов
правильный. Тесты составлены по всем разделам пройденного курса.
6 ПОЛИТИКА ВЫСТАВЛЕНИЯ ОЦЕНОК
Распределение баллов по неделям и видам контроля представлено в
таблице
Распределение баллов по дисциплине «Современные проблемы
физической химии»
Таблица 2
Неделя
Вид контроля
Всего Примечание
баллов
1
2
3
4
Посещение и подготовка к лекционным
30
занятиям с 1 по 8 неделю
1
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Методы расчета
молекулярных сумм по состояниям.
Вращательные,
колебательные
и
поступательные суммы по состояниям для
разных молекул»
Устный опрос и решение задач
2
Подготовка и выполнение практической
20
занятий по теме «Связь молекулярных
сумм по состояниям разных молекул с
термодинамическими функциями. Расчеты
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
термодинамических
свойств
системы
методами статической термодинамики»
Устный опрос и решение задач
3
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Необратимые процессы и
энтропия необратимых процессов. Связь
термодинамических
и
кинетических
параметров химических систем»
Устный опрос и решение задач
4
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Современная концепция
механизма
образования
растворов
электролитов. Энергия кристаллической
решетки, методы расчета. Модель Борна,
Капустинского, Термодинамических цикл
Борна-Габера»
Устный опрос и решение задач
СРО на тему "Электрон-электронный
двойной резонанс и его применение в
физической химии"
5
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Современное состояние
теории гидратации (сольватации). Энергия
сольватации
(гидратации),
методы
определения.
Тепловой
эффект
сольватации. Уравнения Борна, БорнаБьеррума для расчета энергии сольватации
и теплоты сольватации»
Устный опрос и решение задач
6
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Реальная и химическая
энергия сольватации. Теоретические и
полуэмпирические методы расчета энергии
и энтальпии гидратации ионов. Энтропия
сольватации и числа сольватации ионов»
Устный опрос и решение задач
СРО на тему "Стандартная энтальпия,
энергия Гиббса и энтропия образования
иона в растворе"
7
Рубежный контроль, письменно
Итого баллов по результатам обучения с 1 по 7
стр. 9 из 12
20
20
50
реферат
20
20
50
70
300
задачи
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 10 из 12
неделю
8
9
10
11
Посещение и подготовка к лекционным
занятиям с 8 по 15 неделю
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Современные подходы к
описанию термодинамических свойств
растворов
электролитов.
Стандартная
энтальпия, энергия Гиббса и энтропия
образования
иона
в
растворе.
Термодинамика
ионной
сольватации.
Методы расчета в идеальных и в реальных
растворах.
Энтальпия
и
энтропия
образования газообразных ионов. Теория
Самойлова»
Устный опрос и решение задач
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Современная трактовка
теории сильных электролитов. Теория
Гхоша, Дебая-Гюккеля, Баха, Раффа,
Кузнецовой. Применение теории ДебаяГюккеля к реальным растворам и к
растворам
слабых
электролитов.
Уравнения
Дэвиса,
Гюгенгейма,
Гюнтельберга, Стокса, Васильева для
расчета термодинамических характеристик
растворов электролитов»
Устный опрос и решение задач
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Равновесия процессов
кислотно-основного взаимодействия и
комплексообразования
в
растворах
электролитов. Влияние ионной силы
раствора
на
термодинамические
характеристики этих процессов. Влияние
ионной силы на скорость химической
реакции»
Устный опрос и решение задач
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Полиэлектролиты,
классификация,
физико-химические
свойства.
Уравнение
Гендерсона-
30
15
15
14
14
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
12
13
14
Редакция № 1
от 11.09. 2014
Гассельбаха, вывод и анализ. Свободная
электростатическая энергия полииона,
методы расчета. Применение теории
сильных
электролитов
к
растворам
полиэлектролитов»
Устный опрос и решение задач
Подготовка и выполнение практической
занятий
по
теме
«Современная
интерпретация понятия электрической
проводимости в водной и неводной средах
в рамках теории Дебая-Гюккеля-Онзагера.
Электропроводность расплавов и твердых
электролитов»
Устный опрос и решение задач
СРО на тему «Электропроводность
расплавов и твердых электролитов»
Подготовка и выполнение практической
занятий по теме «Электрохимический
потенциал.
Причина
возникновения
электродного потенциала. Равновесный,
компромиссный
(стационарный),
смешанный потенциал. Термодинамика
термодинамического элемента, уравнения
Гиббса-Гельмгольца. Использование ЭДС
для
определения
физико-химических
характеристик
электрохимических
процессов»
Устный опрос и решение задач
СРО на тему «Применение теории Дебая
Хюккеля для растворов электролитов»
Рубежный контроль,письменно
баллов по результатам обучения с 8 по 15
15
Итого
недели
Итого баллов за экзамен
Итого баллов за академический период
стр. 11 из 12
14
50
презентация
14
50
реферат
70
300
400
1000
7 ЛИТЕРАТУРА
7.1 Основная литература
7.1.1 Стромберг, А.Г. Физическая химия: учебник / А.Г. Стромберг;
Семченко, Д.П.- 6-е изд., стереотип.- М: Высш. шк., 2006.- 527 с.
УМКД 042-18-10.1.61/02-2014
Редакция № 1
от 11.09. 2014
стр. 12 из 12
7.1.2 Неорганическая, физическая и коллоидная химия /Веренцова, Л.Г. –
2009. -214 с.
7.1.3 Зимон, А.Д. Физическая химия: учебник / А.Д. Зимон.- М.: Агар,
2003.- 316с.
7.1.4 Кругляков, П.М. Физическая и коллоидная химия: учеб. пособие /
П.М. Кругляков; Т.Н. Хаскова.- 2-е изд., испр.- М.: Высш. шк., 2007.- 319
с.
7.1.5. Пономарева, К.С. Сборник задач по физической химии: учеб.
пособие / К.С. Пономарева, В.Г. Гугля, Г.С. Никольский.- 2-е изд., испр.М.: МИСиС, 2008.- 339 с.
7.2. Дополнительная литература
7.2.1 Евстратова, К.И. Физическая и коллоидная химия: учебник / К.И.
Евстратова; Н.А.Купина, Е.Е.Малахова; под ред. К.И.Евстратовой.- М.:
Высш. школа, 1990.- 487 с.
7.2.2 Практикум по физической и коллоидной химии: учеб. пособие / Е.В.
Бугреева, К.И. Евстратова, Н.А. Купина и др.; под ред. К.И. Евстратовой.М.: Высш. шк., 1990.- 255с.
7.2.3 Кнорре, Д.Г. Физическая химия: учебник / Д.Г. Кнорре;
Л.Ф.Крылова, В.Ф.Музыкантов.- изд. 2-е, испр. и доп.- М.: Высшая школа,
1990.- 416 с.
7.2.4 Евстратова, К.И. Физическая и коллоидная химия: учебник / К.И.
Евстратова; Н.А.Купина, Е.Е.Малахова; под ред. К.И.Евстратовой.- М.:
Высш. школа, 1990.- 487 с.
7.2.5 Физическая химия. Современные проблемы: монография.- М.:
Химия, 1982.- 248 с.
7.2.6 Смирнова, Н.А. Методы статистической термодинамики в
физической химии: учеб. пособие / Н.А. Смирнова.- 2-е изд., перераб. и
доп.- М.: Высш.шк., 1982.- 455 с.