М2.В.ДВ.2. Твердофазный синтез элементоорганических

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный федеральный университет»
(ДВФУ)
ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД)
Твердофазный синтез элементоорганических соединений
Направление 020100.68- Химия
Магистерская программа «Химия элементоорганических соединений»
Форма подготовки -очная
Кафедра общей, неорганической
и элементоорганической химии
курс __2_____ семестр ____3____
лекции _20__ (час.)
практические занятия_______час.
семинарские занятия________час.
лабораторные работы__20_____час.
консультации
всего часов аудиторной нагрузки___40_____ (час.)
самостоятельная работа ___149______ (час.)
контрольные работы (количество)
зачет ___________ семестр
экзамен____3______семестр
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования ,( Приказ министерства образования и
науки РФ №547 от 10.05.2010
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ,протокол №1 от «10_» сентября 2012г.
Заведующий кафедрой: Н.П. Шапкин.
Составитель : А.А. Капустина.
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Оборотная сторона титульного листа РПУД
I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись)
(Н.П. Шапкин)
II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры:
Протокол от «_____» _________________ 200 г. № ______
Заведующий кафедрой _______________________ __________________
(подпись)
(Н.П. Шапкин)
2
Лист 2 из 10
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Лист 3 из 10
АННОТАЦИЯ
Дисциплина «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
разработан для студентов 2 курса по направлению 020100.68 «Химия» ,
магистерской программы « Химия элементоорганических соединений».
Дисциплина «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
входит в раздел «Дисциплины по выбору» – М.2.В.ДВ.2. – дисциплины по
выбору профессионального цикла
Дисциплина «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
логически и содержательно связана с такими курсами, как органическая,
физическая
химии, а также специальной
дисциплиной в области
элементоорганической химии: кремнийорганические соединения.
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины являются:
Освоение
законов
твердофазного
синтеза
на
примере
элементоорганических соединений;
Задачи:
1.Приобретение знаний об особенностях твердофазного синтеза.
2.Усвоение знаний о влиянии условий механохимической обработки на
состав и свойства получаемых продуктов;
3.Знакомство с термодинамическими и кинетическими факторами
твердофазных процессов.
Знания, полученные при изучении данной дисциплины, способствуют
формированию ряда профессиональных компетенций, используются при
выполнении научно-исследовательской работы.
Обучающийся
должен
обладать
следующими
практическими
навыками, умениями, профессиональными компетенциями (ПК):
3
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Лист 4 из 10
Понимание философских концепций естествознания, роли естественных
наук (химии в том числе) в выработке научного мировоззрения (ОК-4)
умеет логически верно, аргументировано и ясно строить устную и
письменную речь (ОК-5);
наличием
представления
о
наиболее
актуальных
направлениях
исследований в современной теоретической и экспериментальной химии
(синтез и применение веществ в наноструктурных технологиях, исследования
в экстремальных условиях, химия жизненных процессов, химия и экология и
другие) (ПК-1);
умением представлять полученные в исследованиях результаты в виде
отчетов и научных публикаций (стендовые доклады, рефераты и статьи в
периодической научной печати) (ПК-7);
владеет методами отбора материала для теоретических занятий и
лабораторных работ (ПК-11).
I.СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Раздел 1. Процессы дефектообразования и механизм твердофазных
реакций (4 час.)
Тема 1. Процессы дефектообразования и механизм твердофазных
реакций (2час.)
Процессы дефектообразования и механизм твердофазных реакций.
Явления разночтения в кристаллах. Взаимодействие точечных дефектов.
Физико-хими-ческие
факторы,
определяющие
механизм
твердофазных
реакций. Механизм твердофазных превращений без изменения состава.
Тема 2. Линейные (дислокации) и планарные дефекты ( 2 часа).
Краевая дислокация. Вектор Бюргерса. Плотность дислокаций. Теория
твердофазного взаимодействия.
4
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Лист 5 из 10
Раздел 2. Метод механохимической активации – 10 час.
Тема 1. Кинетика и энергетический баланс в механохимических
превращениях ( 2 час.)
Основные понятия и методы изучения кинетики твердофазных реакций.
Энергия активизации твердофазных реакций.
Тема 2. Механохимическое
активирование индивидуальных
реагентов и их смесей (2 час.)
Механохимическое
активирование индивидуальных реагентов и их
смесей. Природа активного состояния твердых тел. Физические основы
механохимии и механохимической активации. Кинетика механохимических
превращений.
Тема 3. Синтез органических и элементоорганических соединений в
условиях механохимической активации ( 2час.).
Условия механохимической активации. Время синтеза, соотношение
исходных веществ, масса насадки и полезной загрузки, тип активатора.
Тема 4. Механохимический синтез полиэлементоорганосилоксанов
(4час.)
Синтез мономерных и полимерных соединений. Особенности синтезов,
в зависимости от применяемых реакций, природы исходных веществ, условий
активации. Синтез полиметаллоорганосилоксанов методом механохимической
активации. Достоинства и недостатки метода.
Раздел
3.
Методы
синтеза
твердофазных
материалов.
Классификация методов - 6 часов.
Тема
1.
Синтезы
с
использованием
гомогенизации исходной смеси (2час.)
5
физических
методов
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Лист 6 из 10
Керамический метод. Самораспространяющийся высокотемпературный
метод.Синтез с использованием высокотемпературного нагрева.
Тема
2.Синтезы
с
использованием
химических
методов
гомогенизации исходной смеси(2час.)
Золь-гель метод. Распылительная сушка. Сублимационная сушка.
Тема 3.Методы получения монокристаллов и тонких пленок(2час.)
Методы получения монокристаллов. Методы получения тонких пленок.
II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Лабораторные работы (20 час.)
Занятие
№1. Проведение механохимического синтеза вещества.
Выделение продукта(4час.)
Метод: Исследовательский. Работа по индивидуальному заданию.
Занятия №№2 – 4 Изучение зависимости выхода продуктов от
различных факторов. Изучение состава и структуры полученных
соединений (12 час.)
Метод: Исследовательский. Работа по индивидуальному заданию.
Задание на дом:Подготовка сообщения о полученных результатах.
Занятие
№5. Обсуждение полученных результатов на научном
семинаре(4час.)
Метод: Научная дискуссия. Групповое обсуждение результатов.
Примеры вопросов для обсуждения:
1. Почему полученное в продуктах соотношение элементов отличается
от заданного?
6
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Лист 7 из 10
2. Отличается ли состав продуктов, полученных вами в условиях
механохимической активации от аналогичных продуктов, полученных в
растворе?
3. Можете ли вы предложить механизм процесса?
III.КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЙ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Вопросы к экзамену
1. Классификация твердофазных материалов по составу
2.
Классификация
твердофазных материалов по структурному
признаку
3. Классификация
твердофазных
материалов
по
свойствам
и
функциям.
4. Элементарные кристаллы.
5. Ионные кристаллы.
6. Ковалентные кристаллы.
7. Интерметаллиды.
8. Стекла.
9. Полимеры.
10. Термодинамическая
оценка
возможности
твердофазного
взаимодействия.
11. Термодинамика фазовых равновесий. Фазовые диаграммы.
12. Процессы дефектообразования и механизм твердофазных реакций.
13. Явления разночтения в кристаллах. Взаимодействие точечных
дефектов.
14. Физико-химические
факторы,
определяющие
механизм
твердофазных реакций.
15. Механизм твердофазных превращений без изменения состава.
7
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Лист 8 из 10
16. Кинетика твердофазных реакций. Основные понятия и методы
изучения кинетики твердофазных реакций.
17. Энергия активизации твердофазных реакций.
18. Природа активного состояния твердых тел.
19. Физические основы механохимии и механохимической активации.
20. Кинетика механохимических превращений.
21. Механохимический синтез элементоорганических соединений.
22. Влияние условий механической обработки на синтез и свойства
химических соединений.
23. Вопросы
теории
и
применения
механохимического
синтеза
неорганических и органических соединений
24. Методы синтеза твердофазных материалов.
25. Синтезы с использованием физических методов гомогенизации
исходной смеси.
26. Синтезы с использованием химических методов гомогенизации
исходной смеси.
27. Методы получения монокристаллов.
28. Методы получения тонких пленок.
IV. ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ
Не предусмотрены учебным планом.
V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература:
1. Третьяков, Ю. Д. Введение в химию твердофазных материалов / Ю. Д.
Третьяков, В. И. Путляев. – М. : Наука, 2006. – 399 с.
8
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
2. Фундаментальные
основы
Лист 9 из 10
механохимической
активации
механосинтеза и механохимических технологий / под. Ред. Е. Г. Аввакумова. –
Новосибирск. : Изд-во СО РАН, 2009. – 342 с.
3. Ярославцев,А.Б.Химия твердого тела/ А.Б. Ярославцев.-М.: Научный
мир,2009.- 326с.
Дополнительная литература:
1. Шапкин,
Н.
П.
Практикум
по
химии
элементоорганических
соединений. Учебное пособие / Н. П. Шапкин, А. А. Капустина, И. В.
Свистунова, В. В. Баженов. - Владивосток : Изд-во Дальневост. ун-та, 2009. –
57 с.
2. Болдырев, В. В. Экспериментальные методы в механохимии твердых
неорганических веществ / В. В. Болдырев. – Новосибирск. : Наука, 1983. – 65
с.
3. Аввакумов, Е. Г. Механические методы активации химических
процессов / Е. Г. Аввакумов. – Новосибирск. : Наука, 1986. – 304 с.
4. Барамбойм,Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединений.
/Н.К.Барамбойм. - М.: Химия, 1971.- 364с.
Интернет-ресурсы:
1.Эффекты мощного ультразвукового воздействия на структуру и
свойства наноматериалов: учебное пособие / О.Л. Хасанов, Э.С. Двилис, В.В.
Полисадова, А.П. Зыкова – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета,
2008.
–
149
с.
http://window.edu.ru/resource/826/73826/files/UltrraZvuk.pdf
2.Миттова И.Я., Томина Е.В., Лаврушина С.С. Наноматериалы: синтез
нанокристаллических
порошков
и
9
получение
компактных
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебно-методический комплекс дисциплины «Твердофазный синтез элементоорганических соединений»
Разработчик:
УМКД.19(106)-020100.68-М2. В.ДВ.2- Контрольный экземпляр находится на
Капустина А.А..
2012
кафедре общей, неорганической и
элементоорганической химии
Лист 10 из 10
нанокристаллических материалов: Учебное пособие. - Воронеж: ИПЦ ВГУ,
2007. - 35 с. http://window.edu.ru/resource/578/59578
3.Физико-химические основы переработки полимеров в изделия для
машин и оборудования: Лабораторный практикум. Методическое пособие /
Авт.-сост.: Г.С. Баронин, М.Л. Кербер, Е.В. Минкин, П.С. Беляев. - Тамбов:
Изд-во
Тамб.
гос.
техн.
http://window.edu.ru/resource/519/66519
10
ун-та,
2005.
–
115с.