Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 13

Б3.В.8 «АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

1. Цель и задачи освоения дисциплины

Целью дисциплины является развитие аналитического мышления у студентов, обучение их проведению анализа веществ с помощью химических и инструментальных методов.

Задачи дисциплины:

освоение приемов проведения качественного анализа,
изучение и освоение классических методов количественного анализа (гравиметрический и титриметрический),
изучение теоретических основ современных инструментальных методов анализа и практическое
освоение некоторых из них.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Аналитическая химия» относится к вариативной части профессионального цикла (Б3.В.8).

Для освоения дисциплины «Аналитическая химия» обучающиеся используют знания, умения, сформированные в ходе изучения дисциплин «Неорганическая химия», «Органическая химия», «Основы химического эксперимента».

Дисциплина «Аналитическая химия» является базовой для последующего изучения дисциплин вариативной части профессионального цикла «Биохимия», «Химия окружающей среды», «Экологическая химия» и подготовки к итоговой государственной аттестации.

3. Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины «Аналитическая химия» направлен на формирование следующих компетенций:

способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
способен понимать особенности химической формы организации материи, место неорганических и органических систем в эволюции Земли, единство литосферы, гидросферы и атмосферы; роль химического многообразия веществ на Земле (СК-1);
владеет основными химическими и физическими понятиями, знаниями фундаментальных законов химии и физики; явлений и процессов, изучаемых химией и физикой (СК-2);
владеет знаниями о составе, строении и химических свойствах простых веществ и химических соединений; иметь представление об электронном строении атомов и молекул, закономерностях химических превращений веществ (СК-3);
владеет классическими и современными методами анализа веществ; способен к постановке эксперимента, анализу и оценке лабораторных исследований (СК-4);

В результате изучения студент должен:

знать:

основы классических методов анализа;
основы физико-химических методов анализа.

уметь:

выполнять качественный, гравиметрический, титриметрический анализы;
использовать физико-химические методы анализа;

владеть:

основными методами анализа;
способами ориентации в профессиональных источниках информации (журналы, сайты, образовательные порталы).

4. Общая трудоемкость дисциплины и её распределение

Количество зачетных единиц – 9

Общая трудоемкость – 324 часа, аудиторных – 90 часов, СРС - 72 часа,

3,4 семестры – экзамены.

5. Краткое содержание дисциплины

РАЗДЕЛ 1. Предмет, задачи и методы аналитической химии.

Качественный и количественный анализ. Химические, физические и физико-химические методы анализа. Системы качественного анализа. Объекты анализа.

РАЗДЕЛ 2. Теоретические основы качественного анализа.

Кислотно-основные реакции. Константы равновесия в растворах. Ионное произведение воды и водородный показатель рН. Гидролиз. Значение гидролиза в качественном анализе. Буферные растворы и их значение в анализе.

Окислительно-восстановительные реакции в качественном анализе. Направление реакций по стандартным потенциалам. Уравнение Нернста.

Реакции комплексообразования в качественном анализе. Расчет равновесных концентраций. Применение комплексных соединений в качественном анализе.

Реакции осаждения. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. Применение гетерогенных равновесий в качественном анализе.

РАЗДЕЛ 3. Физико-химические методы разделения и анализа веществ.

Метод экстракции. Хроматографические методы разделения и концентрирования веществ.

РАЗДЕЛ 4. Качественный анализ катионов и анионов и их смесей.

Специфичность, избирательность, чувствительность и условия проведения реакций. Дробный и систематический методы анализа.

Качественный анализ катионов (шести групп) и анионов (трех групп) по кислотно- щелочной классификации. Анализ неизвестного вещества.

РАЗДЕЛ 5. Количественный анализ.

Гравиметрический (весовой) метод анализа. Основы метода. Применение. Обработка результатов анализа.

Титриметрический (объемный) анализ. Сущность и условия проведения. Выражение концентрации растворов. Стандартные и стандартизированные растворы. Вычисления в титриметрическом анализе.

Кислотно-основное титрование. Кривые титрования, выбор индикатора. Кислотно-основное титрование в неводных средах.

Окислительно-восстановительное титрование. Сущность методов перманганатометрии и иодометрии. Применение.

Методы осаждения: Мора, Фаянса и Фольгарда. Применение методов осаждения.

Комплексонометрическое титрование. Сущностьметода. Металлохромные индикаторы и их выбор. Применение.

РАЗДЕЛ 6. Физико-химические методы количественного анализа.

Классификация методов: электрогравиметрия, потенциометрия, кондуктометрия, полярография, кулонометрия. Сущность методов и их применение.

Оптические методы анализа. Эмиссионный спектральный анализ. Фотометрия пламени. Абсорбционный спектральный анализ. Спектрофотометрия. Фотоколориметрия. Теоретические основы методов, аппаратура и методика измерения. Понятие о методах, основанных на взаимодействии вещества с магнитным полем (ЭПР, ЯМР и масс-спектрометрия).

6. Разработчик:

Прокшиц Владимир Никифорович, кандидат технических наук, доцент кафедры химии и методики преподавания химии ГОУ ВПО «ВГПУ».

Эксперты:

Бузинова Ольга Павловна, кандидат химических наук., доцент, зав. кафедрой химии и методики преподавания химии, ГОУ ВПО «ВГПУ».

Шматов Юрий Николаевич, кандидат химических наук, доцент, кафедра химии и методики преподавания химии, ГОУ ВПО «ВГПУ».

Б3.В.9 «ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ»

1. Цель и задачи освоения дисциплины

Целью дисциплины является обучение студентов планированию, разработке и осуществлению синтеза химических веществ.

Задачи дисциплины:

 изучение приемов планирования синтеза;

 освоение техники эксперимента;

 изучение механизмов реакций по темам, соответствующим практическим работам;

 выполнение определенного числа синтеза химических препаратов.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Химический синтез» относится к вариативной части профессионального цикла (Б3.В.9).

Для освоения дисциплины «Химический синтез» обучающиеся используют знания и умения, сформированные в ходе изучения дисциплин «Основы химического эксперимента» и «Органическая химия».

Дисциплина «Химический синтез» является базовой для последующего изучения дисциплин «Химия высокомолекулярных соединений», «Идентификация органических соединений» вариативной части профессионального цикла (курсы по выбору).

3. Требования к результатам освоения дисциплины

способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
владеет основными химическими и физическими понятиями, знаниями фундаментальных законов химии и физики; явлений и процессов, изучаемых химией и физикой (СК-2);
владеет знаниями о составе, строении и химических свойствах простых веществ и химических соединений; иметь представление об электронном строении атомов и молекул, закономерностях химических превращений веществ (СК-3);
владеет классическими и современными методами анализа веществ; способен к постановке эксперимента, анализу и оценке лабораторных исследований (СК-4);
владеет знаниями о закономерностях развития органического мира и химических основах биорегуляции организмов (СК -5).

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

основные методы синтеза, выделения и очистки химических соединений;
правила выбора оптимального пути синтеза химических соединений;
механизмы протекающих реакций;
основные положения техники безопасности при работе с органическими соединениями;

уметь:

планировать схему синтеза, производить необходимые расчеты, составлять методики проведения отдельных стадий получения;
предвидеть возможность протекания побочных реакций;
выделять целевой продукт из реакционной смеси и очистить его от примесей побочных продуктов;

владеть:

навыками работы с лабораторным оборудованием,
навыками определения физико-химических констант полученного соединения;
навыками проведения основных операций при выделении и очистке веществ;
способами ориентации в профессиональных источниках информации (журналы, сайты, образовательные порталы).

4. Общая трудоемкость дисциплины и ее распределение

Количество зачетных единиц - 4

Общая трудоемкость курса в часах - 144

Аудиторных часов - 72

СРС - 72

Распределение по семестрам - 4

Форма и место отчетности - зачет

5. Краткое содержание дисциплины

1. Введение. Цели и тенденции развития химического синтеза, его принципы и условия совершенствования. Эффективность синтезов, характеристики продуктов синтеза.

2. Многостадийный синтез. Направленный синтез, его планирование. Ретросинтетический анализ по Кори, понятие о синтонах.

3. Методология эксперимента. Техника эксперимента. Техника безопасности

4. Выполнение экспериментальных работ по основным направлениям современного синтеза. Синтез основных неорганических соединений. Нуклеофильное замещение в алифатическом ряду. Электрофильное замещение в ароматическом ряду. Окисление и восстановление органических соединений. Диазотирование и азосочетание.

6. Разработчик:

ВГПУ, доцент кафедры химии и МПХ Ю.Н. Шматов

Эксперты:

ВГПУ, доцент кафедры химии и МПХ О.П. Бузинова

ВГПУ, доцент кафедры химии и МПХ В.Н. Прокшиц

Б3.В.10 «ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

1. Цель и задачи освоения дисциплины

Целью дисциплины является формирование у обучающихся прочных, глубоких и устойчивых знаний, умений и навыков, включающих основные понятия, закономерности, законы, а также принципы описания и анализа химических веществ и процессов с их участием.

Задачи дисциплины:

– ознакомление бакалавров с основными понятиями физической химии, ее закономерностями и законами;

– формирование у бакалавров прочных, глубоких и устойчивых знаний основ изучаемой науки;

– выработка у обучающихся умений использовать полученные знания на практике, предсказывать направление химических процессов, рассчитывать основные константы веществ и реакций;

– развитие у бакалавров навыков экспериментальной работы, направленной на достижение поставленных целей.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Физическая химия» относится к вариативной части профессионального цикла (Б3.В.10).

Для освоения дисциплины «Физическая химия» обучающиеся используют знания, умения, навыки, сформированные в ходе изучения дисциплин «Физика», «Общая химия», а также дисциплины по выбору «Физико-химические методы исследований».

Дисциплина «Физическая химия» является базовой для последующего изучения других дисциплин вариативной части профессионального цикла, например, дисциплины «Коллоидная химия», а также для подготовки к итоговой государственной аттестации.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины «Физическая химия» направлен на формирование у обучающихся следующих компетенций:

- способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);

- умеет понимать особенности химической формы организации материи, место неорганических и органических систем в эволюции Земли, единство литосферы, гидросферы и атмосферы; роль химического многообразия веществ на Земле (СК-1);

- владеет основными химическими и физическими понятиями, знаниями фундаментальных законов химии и физики; явлений и процессов, изучаемых химией и физикой (СК-2);

- владеет знаниями о составе, строении и химических свойствах простых веществ и химических соединений; иметь представление об электронном строении атомов и молекул, закономерностях химических превращений веществ (СК-3);

- владеет классическими и современными методами анализа веществ; способен к постановке эксперимента, анализу и оценке лабораторных исследований (СК-4).

В результате изучения дисциплины бакалавр должен:

знать:

- современные понятия, законы и методы физической химии, включая методы расчета термодинамических характеристик химических соединений и процессов с использованием компьютерных технологий;

- статистические методы расчета термодинамических параметров;

- основы химической кинетики и катализа, механизмов химических реакций, электрохимии;

- методы моделирования химических и физико-химических процессов;

уметь:

решать типовые химические задачи;
определять возможность протекания химической реакции, используя термодинамический и статический подход;
рассчитывать константы скоростей химических реакций;

владеть:

- основными законами физической химии и методами расчета термодинамических параметров химических реакций;

- способами ориентации в профессиональных источниках информации (журналы, сайты, образовательные порталы).

4. Общая трудоемкость дисциплины и ее распределение

10 зачетных единиц.

Всего часов— 360; из них аудиторных — 180; самостоятельная работа — 180.

5 семестр: лекций — 32; лабораторных — 64; самостоятельная работа — 102.

форма отчетности — зачет.

6 семестр: лекций — 28; лабораторных — 56; самостоятельная работа — 78.

форма отчетности — зачет.

5. Краткое содержание дисциплины

Основными разделами курса являются:

1. Агрегатные состояния и строение веществ

Газообразное состояние веществ. Особенности газов. Газовые законы, их графическое выражение. Свойства газов. Жидкое состояние веществ. Особенности жидкостей. Свойства жидкостей. Твердое состояние веществ. Кристаллическое и аморфное состояния, их особенности и свойства. Зависимость свойств кристаллических веществ от вида химической связи в их молекулах и типа их кристаллических решеток. Жидкокристаллическое состояние веществ. Классификация и особенности жидкокристаллического состояния. Жидкие кристаллы в природе и технике. Свойства веществ в жидкокристаллическом состоянии. Значение жидких кристаллов. Плазма, ее особенности, свойства, перспективы изучения и практического использования.

2. Химическая термодинамика

Предмет химической термодинамики. Основные понятия химической термодинамики. Формы существования материи. Форма энергии. Первый закон термодинамики. Процессы при постоянном объеме и постоянном давлении. Приложение первого закона термодинамики к изохорным, изобарным, изотермическим и адиабатным процессам. Теплоемкость газов, твердых тел. Энтальпия. Калориметрические измерения. Закон Гесса и вытекающие из него следствия. Термохимические уравнения. Энтальпия образования, растворения, нейтрализации, электролитической диссоциации, гидратации. Расчет энергий связи по энтальпиям образования. Теплота сгорания. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Закон Кирхгоффа. Второй закон термодинамики. Формулировки. Процессы равновесные и неравновесные, обратимые и необратимые. Энтропия. Статистическая интерпретация энтропии. Изменение энтропии в обратимых и необратимых процессах. Математическое выражение второго закона термодинамики. Предсказание возможности и направленности процесса. Применение второго закона термодинамики к изолированной системе. Критика теории «тепловой смерти вселенной». Третий закон термодинамики. Термодинамические потенциалы Гиббса и Гельмгольца. Стандартные значения термодинамических величин. Условия самопроизвольного протекания процессов и достижения равновесия. Зависимость потенциала Гиббса от температуры.

3. Химическое равновесие

Фаза, компонент, степень свободы. Условия равновесия в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса. Однокомпонентные системы. Двухкомпонентные системы. Термический анализ. Экстрагирование. Понятие об устойчивом равновесии. Закон действия масс. Константы равновесия, их физический смысл. Факторы, влияющие на смещение химического равновесия. Максимальная работа и химическое сродство. Изменения константы равновесия в зависимости от температуры. Уравнения изотермы, изобары, изохоры химических реакций. Расчет равновесия по табличным данным. Примеры равновесий, имеющих техническое значение: синтез аммиака, окисление оксида серы (IV).

4. Растворы неэлектролитов

Общая характеристика растворов. Теории растворов. Идеальные растворы. Давление насыщенного пара. Свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Давление насыщенного пара растворителя над раствором, зависимость от температуры. Первый закон Рауля. Понижение температуры замерзания растворов. Второй закон Рауля. Антифризы. Криоскопия. Повышение температуры кипения растворов, зависимость от концентрации их. Второй закон Рауля. Эбуллиоскопия. Осмос. Осмотическое давление и законы осмотического давления. Физическая сущность осмоса. Роль осмоса в биологических процессах. Природные растворы. Концентрированные растворы. Растворы с положительным и отрицательным отклонением от закона Рауля. Диаграммы состав-давление пара, состав-температура кипения. Законы Коновалова. Азеотропные системы. Дистилляция. Ректификация.

5. Растворы электролитов

Растворы электролитов. Отклонения свойств растворов электролитов от законов неэлектролитов. Основы теории электролитической диссоциации. Теория С. Аррениуса. Работы И. А. Каблукова. Теплота гидратации. Механизм электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации. Методы определения степени диссоциации. Изотонический коэффициент. Термодинамика электролитической диссоциации слабых электролитов. Кислотно-основные равновесия в растворах. Теория сильных электролитов. Теория Дебая-Хюккеля. Активность, коэффициент активности, ионная сила, ионная среда. Произведение растворимости. Термодинамика электролитической диссоциации сильных электролитов. Вода как слабый электролит. Степень и константа диссоциации воды. Термодинамика электролитической диссоциации воды. Электропроводимость растворов электролитов. Удельная и молярная электропроводимости, их зависимость от концентрации. Скорость движения и подвижность ионов. Закон Кольрауша. Числа переноса. Применение электропроводимости: определение степени и константы диссоциации, растворимости труднорастворимых солей. Кондуктометрия. Особенности электропроводимости сильных электролитов. Электропроводимость некоторых растворов.

6. Основы электрохимии

Основные этапы развития электрохимии. Типы электропроводимости. Скачек потенциала на границе электрод-раствор. Строение двойного электрического слоя. Механизм возникновения потенциала. Равновесные потенциалы. Формула Нернста для электродного потенциала. Стандартные электродные потенциалы. Классификация электродов. Гальванический элемент и его ЭДС. Уравнение Нернста для гальванического элемента. Типы гальванических цепей. Солевой мостик. Методы определения ЭДС. Нормальный элемент Вестона. Диффузионный потенциал. Определение рН с помощью водородного, хингидронного и стеклянного электродов. Потенциометрическое титрование. Аккумуляторы. Химические источники тока. Применение метода ЭДС в химии. Роль мембранных и диффузионных потенциалов в биологических процессах. Коррозия металлов. Электрохимическая коррозия и методы борьбы с ней. Влияние рН на коррозию металлов. Особенности электролиза водных растворов и расплавов электролитов. Электроосаждение металлов. Процессы на электродах. Законы Фарадея. Явление поляризации: концентрационная и электрохимическая поляризация.

7. Химическая кинетика и катализ

Понятие о скорости реакций. Методы исследования скоростей реакций. Простые и сложные реакции. Молекулярность реакций. Кинетика необратимых гомогенных реакций. Кинетический порядок. Определение кинетических порядков, определение констант скоростей. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Влияние температуры на скорость реакций и биологических процессов. Цепные реакции. Закон эквивалентности. Квантовый выход. Значение фотохимических реакций в природе. Сенсибилизация. Хемолюминесценция. Биолюминесценция. Катализ. Особенности и классификация каталитических процессов. Теория гетерогенного катализа. Основные свойства катализаторов. Теория промежуточных продуктов в гомогенном катализе. Примеры каталитических реакций. Биокатализаторы.

6. Разработчик:

Савин Геннадий Анатольевич, кандидат химических наук, доцент кафедры химии и МПХ ВГПУ

Эксперты:

Бузинова Ольга Павловна, кандидат химических наук, доцент кафедры химии и МПХ ВГПУ,

Шматов Юрий Николаевич, кандидат химических наук, доцент кафедры химии и МПХ ВГПУ.

Б.3.В.11 «ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ»

1. Цель и задачи освоения дисциплины

Целью дисциплины является изучение физико-химических основ наиболее важных химических производств, формирование современного экологического мировоззрения, а также места и роли человека в экологической системе Земли.

Задачи дисциплины:

- формирование общих методологических и теоретических положений прикладной химии как науки, а также убежденности в её практической значимости;

- формирование практических умений и навыков при изучении способов производства химических веществ;

- усвоение правил техники безопасности при работе с химическими соединениями.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Прикладная химия» относится к вариативной части профессионального цикла (Б.3.В.11).

Для освоения дисциплины «Прикладная химия» обучающиеся используют знания, умения, сформированные в ходе изучения дисциплин «Общая химия», «Неорганическая химия», «Органическая химия», «Основы химической технологии».

Дисциплина «Прикладная химия» является базовой для последующего изучения следующих дисциплин профессионального цикла: «Химия окружающей среды», «Экологическая химия», подготовки к учебной практике и итоговой государственной аттестации.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
способен понимать особенности химической формы организации материи, место неорганических и органических систем в эволюции Земли, единство литосферы, гидросферы и атмосферы; роль химического многообразия веществ на Земле (СК-1);
владеет основными химическими и физическими понятиями, знаниями фундаментальных законов химии и физики; явлений и процессов, изучаемых химией и физикой (СК-2);
владеет классическими и современными методами анализа веществ; способен к постановке эксперимента, анализу и оценке лабораторных исследований (СК-4);
владеет знаниями об основных принципах технологических процессов химических производств (СК -6);
владеет навыками оценки агрессивности химической среды и решениями по обеспечению безопасного устойчивого взаимодействия человека с природной средой (СК -7).

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

основные закономерности химической технологии как науки;
основные методы получения массовых, наиболее важных в народнохозяйственном отношении продуктов;

уметь:

решать типовые задачи по химической технологии;
определять оптимальные условия проведения технологических процессов;

владеть:

лабораторными навыками и умениями при работе с современной аппаратурой для моделирования современных технологических производств;
способами ориентации в профессиональных источниках информации (журналы, сайты, образовательные порталы).

4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, что составляет 252 часа, из них: 90 часов – аудиторные, 108 часов – СРС.

Распределение по семестрам:

5 семестр: 16 часа – лекции, 32 – лабораторные занятия, зачет,
6 семестр: 14 часов – лекции, 28 – лабораторные занятия, экзамен.

5. Краткое содержание дисциплины

РАЗДЕЛ 1. Характеристика важнейших неорганических производств

Blog

Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление подготовки

Содержание

Б3.В.8 «АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»