Программа курса «химия»

Вид материала

Программа курса

Содержание Раздел 1. общая химия. Раздел 2. органическая химия. Раздел 4 . физическая и коллоидная химия Лабораторные занятия. Рекомендуемая литература

Подобный материал:

• Программа факультативного курса «Химия жизни», 40.36kb.
• Рабочая программа дисциплины (модуля) «математический анализ», 424.74kb.
• Рабочая программа дисциплины (модуля) «Уравнения математической физики», 266.58kb.
• Рабочая программа дисциплины «физическая химия», 80.79kb.
• Рабочая программа дисциплины (модуля) «Линейная алгебра и аналитическая геометрия», 275.82kb.
• Н. В. Сборник элективных курсов Химия 9 класс изд. «Учитель» Волгоград «Здоровье, красота, 38.22kb.
• Учебная программа курса по выбору по дисциплине «Биоорганическая химия» Специальность:, 174.53kb.
• Программа «аналитическая химия» по направлению подготовки 020100 «Химия», 31.74kb.
• Программа элективного курса «Аналитическая химия», 224.89kb.
• Рабочая программа элективного курса «Химия и охрана окружающей среды», 82.96kb.

ПРОГРАММА КУРСА

«ХИМИЯ»

Для студентов

специальности «Геология и разведка полезных ископаемых»


Москва

Издательство Российского университета дружбы народов

2003


У т в е р ж д е н о

РИС Ученого совета

Российского университета

дружбы народов


Составители:

Р.К. Гридасова, Т.Ф. Шешко

Программа курса «Химия». Для студентов направления «Геология и разведка полезных ископаемых». - М.: Изд-во РУДН, 2003. – 16 с.


Программа по химии для студентов I и II курсов направления “Геология и разведка полезных ископаемых” составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, университетских программ по профилю геологических факультетов.


Подготовлена на кафедрах общей и физической и коллоидной химии.


Издательство Российского университета дружбы народов, 2003


Курс “ХИМИЯ” для студентов специальности “ Геология и разведка месторождений полезных ископаемых” рассчитан на четыре семестра и охватывает разделы общей, органической, аналитической, физической и коллоидной химии.
На курс отведен 201 час, из них - 50 лекционных часов и 151 час лабораторных занятий.

В первом семестре - 17 часов лекций и 34 часа лабораторных занятий по общей химии; во втором семестре - 17 часов лекций и 34 часа лабораторных занятий по органической химии и качественному анализу раздела аналитической химии; в третьем семестре -51 час лабораторных занятий по количественному анализу; в четвертом семестре - 16 часов лекций и 32 часа лабораторных занятий по физической и коллоидной химии.

В соответствии с учебным планом по курсу проводятся экзамены в I, II, IV семестрах и зачет в III семестре.

Программа основывается на том, что студент знаком с основными сведениями по химии в объеме средней школы или подготовительных факультетов вузов.

Курс “ Химия” дает соответствующий теоретический материал, знакомит с основами классических и современных методов анализа и их использования для решения научных и практических задач, в частности для анализа минералов и горных пород.

Лекции охватывают не все вопросы программы. Некоторые разделы программы студенты усваивают самостоятельно. Параллельно с лекциями проводятся лабораторные занятия, имеющие целью научить студента использовать теоретические знания, понятия, законы на практике; обучить студента необходимым приемам и навыкам. Уделяется внимание математической обработке и графическому представлению результатов анализа.


РАЗДЕЛ 1. ОБЩАЯ ХИМИЯ.


Классификация химических наук. Предмет и задачи химии. Место курса в системе учебных дисциплин студентов - геологов.

Распространенность химических элементов в природе.

Некоторые основные законы химии: закон сохранения массы, закон постоянства состава, закон Авогадро, закон эквивалентов, газовые законы.

Энергетические эффекты химических реакций. Термодинамические функции состояния системы. Теплота и энтальпия образования химического соединения. Термохимические уравнения и расчеты.

Строение атома. Квантовые числа. Мультиплетность. Принцип Паули. Корпускулярно-волновая природа электрона. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция и уравнение Шредингера. Форма s -, p -, d -орбиталей. Заполнение электронных орбиталей (уровней и подуровней ). Правило Гунда. Правило Клечковского. Электронные формулы атомов.

Периодический закон и система элементов Д.И. Менделеева. Причина периодичности. Свойства взаимодействующих атомов : ионизационный потенциал, эффективный заряд, сродство атома к электрону, электроотрицательность, атомные и ионные радиусы.

Химическая связь. Основные характеристики химической связи: энергия, длина, кратность, насыщаемость, направленность, валентные углы. Типы химической связи. Метод валентных связей. Сигма- и пи-связь. Качественное квантовохимическое объяснение связи в молекуле водорода. Диполь, дипольный момент. Временные диполи. Представления о гибридизации. Донорно-акцепторный механизм образования связи. Метод молекулярных орбиталей; связывающие и разрыхляющие орбитали. Молекулярные орбитали двухатомных молекул элементов второго периода и принципы их построения.

Химическая кинетика. Гомогенные и гетерогенные системы. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость химической реакции в гомогенной и гетерогенной системах. Обратимость химических процессов. Закон действия масс. Концентрационная константа химического равновесия. Факторы, изменяющие направление реакции.

Раствор как физико-химическая система. Тепловой эффект растворения. Растворимость веществ. Растворители. Сольваты, гидраты. Кристаллогидраты. Кристаллизационная вода. Характеристика различных электролитов. Понятия о теориях кислот и оснований. Ионная сила раствора. Понятие об активности и коэффициенте активности. pH растворов кислот, оснований, солей. Индикаторы.

Равновесие в гетерогенных системах. Произведение растворимости . Условие образования осадка и его растворения. Связь между растворимостью и произведением растворимости. Влияние на растворимость малорастворимого вещества одинакового иона. Солевой эффект. Вычисления констант равновесия реакций осаждения и растворения осадка. Расчеты pH образования осадка и его растворения.

Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Методы подбора коэффициентов в окислительно-восстановительных реакциях. Стандартные и реальные окислительно-восстановительные потенциалы. Влияние кислотности на окислительно-восстановительную систему и ее потенциал. Константа равновесия окислительно-восстановительной реакции. Использование значений окислительно-восстановительных потенциалов для предсказания направления реакции. Гальванические элементы. Коррозия. Электролиз.

Комплексные соединения. Составные части комплексного соединения : комплексообразователь, лиганды, координационное число, внешняя и внутренняя сферы. Классификация комплексных соединений. Названия комплексных соединений. Химическая связь в комплексных соединениях. Поведение комплексных соединений в растворе. Константы образования и нестойкости комплексных ионов.

Свойства металлов и неметаллов. Закономерности в изменении свойств химических элементов и их соединений в зависимости от их положения в периодической системе. Взаимодействие металлов и неметаллов с простыми веществами , водой, кислотами и смесями кислот, щелочами. Соединения и минералы типа оксидов, карбонатов, сульфидов, сульфатов, силикатов, их свойства и способы перевода в растворимое состояние.


РАЗДЕЛ 2. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ.


Представления о структуре органических молекул. Классификация органических соединений. Функциональные группы и классы органических соединений. Химическая связь в органических соединениях. Изомерия органических соединений ( изомерия углеродного скелета, открытой цепи и циклов, положения кратных связей и функциональных групп; геометрическая и оптическая изомерия).

Алканы и изоалканы. Циклоалканы. Гомологические ряды. Названия. Химические свойства. Нефть- источник получения циклоалканов.

Ароматические углеводороды . Гомологический ряд моноциклических аренов. Названия. Свойства. Правила ориентации в бензольном ядре. Бициклические арены: дифенил, нафталин. Ароматические углеводороды в нефтях.

Спирты, фенолы. Свойства соединений, содержащие функциональную группу (-OH).Метанол, этанол, глицерин, фенол.

Карбоновые кислоты. Свойства и строение карбоксильной группы. Основность кислот. Названия. Химические свойства. Производные кислот : сложные эфиры, жиры. Кислородсодержащие соединения в нефтях. Азотсодержащие соединения в нефтях.

Серосодержащие соединения в нефтях. Элементоорганические соединения.

Методы анализа органических соединений, нефти, нефтепродуктов. Стандартные методы определения основных физических констант: плотности, показателя преломления, температуры плавления и кипения. Разгонка нефти.


Раздел 3. аналитическая химия.

1. качественный анализ.
   

Классификация методов анализа. Методы разделения и обнаружения элементов, ионов, веществ. Масштабы выполнения анализа : макро-, микро-, ультрамикроанализ. Экспрессные, дистанционные, локальные методы анализа. Полевые методы изучения состава природных объектов.

Реакции, используемые в аналитической химии, их аналитические признаки. Основные понятия аналитической химии. Предел обнаружения. Маскирование. Селективность, специфичность.

Применение реакций окисления-восстановления, осаждения и комплексообразования в аналитической химии. Типы комплексных соединений, применяемых в аналитической химии, их свойства : устойчивость, растворимость, окраска. Использование комплексообразования для обнаружения, разделения, определения, маскирования ионов, растворения осадков, изменения потенциала окислительно-восстановительной системы.

Органические реагенты в аналитической химии. Использование органических реагентов в химическом анализе ( обнаружение, определение, маскирование), комплексонометрии, фотометрии, экстракции, ионном обмене. Наиболее распространенные органические реагенты : диметилглиоксим, 8-оксихинолин, дитизон, дифениламин, ализарин, алюминон, комплексоны. Теоретические основы взаимодействия органических реагентов с неорганическими ионами.

Типы аналитических классификаций ионов. Систематический и дробный методы анализа. Аналитические реакции ионов.

Обнаружение ионов микрокристаллоскопическим, пирохимическим, люминесцентным, спектральным, капельным, хроматографическим анализами, методом растирания порошков и экстракцией.

Разделение катионов по кислотно-основной схеме. Групповые реагенты и условия их действия. Анализ твердого вещества, минерала. Подготовка образца к анализу. Способы отбора проб. Средняя проба. Способы перевода в раствор анализируемой пробы: обработка кислотами, смесью кислот, щелочами, сплавление. Обработка малорастворимых сульфатов.

2. количественный анализ.
   

Методы определения количества вещества. Требования к реакциям, используемым для определения количества вещества. Использование методов математической статистики в количественном анализе. Классификация ошибок : абсолютные, относительные, систематические, случайные. Точность, правильность и воспроизводимость результатов количественного анализа. Параллельные анализы, холостая проба.


ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА. Сущность метода. Его применимость в современном анализе. Точность гравиметрического анализа. Осаждаемая и гравиметрическая ( весовая) формы, требования, предъявляемые к ним. Кристаллические и аморфные осадки, условия их образования. Созревание осадков. Чистота осадков и причины, вызывающие их загрязнение; поверхностная адсорбция, окклюзия. Этапы гравиметрического анализа. Посуда и оборудование, используемые в гравиметрическом анализе. Расчеты и формы представления результатов гравиметрического анализа. Аналитический фактор пересчета. Относительные и процентные массовые доли.


титриметрический анализ. Сущность титриметрического анализа. Реакции, используемые в титриметрии, и требования, предъявляемые к ним. Классификация методов титриметрического анализа. Способы титрования: прямой, обратный, заместительный. Титрование методом пипетирования, отдельных навесок. “Аликвотные” (равные) объемы растворов. Титрант ( рабочий раствор), стандартный раствор, установочное вещество, фиксанал. Точка эквивалентности, конечная точка титрования. Методы фиксирования конечной точки титрования. Способы выражения концентрации растворов: молярность, молярная концентрация эквивалента (нормальность), титр. Вычисления молярных масс эквивалента титранта и определяемого вещества. Расчеты типовых задач. Измерительная посуда в титриметрии.


кислотно-основное титрование. ( Метод нейтрализации).

Реакции метода кислотно-основного титрования. Титранты и типы кислотно-основного титрования ( ацидометрия, алкалиметрия). Установочные вещества метода. Область применения метода кислотно-основного титрования.

Наиболее употребительные индикаторы метода кислотно-основного титрования и интервалы изменения их окраски. Показатель титрования индикатора ( pT). Правила выбора индикатора для фиксирования конечной точки титрования. Буферные растворы. Вычисления рН буферных растворов. Кривые титрования. Вычисления рH для построения кривых титрования. Точка нейтральности, точка эквивалентности, конечная точка титрования, скачок титрования. Построение и анализ кривых титрования сильных и слабых кислот и оснований. Расчеты и типовые задачи в методе кислотно-основного титрования.


окислительно-восстановительное титрованиЕ. (Редоксиметрия).

Теоретические основы метода. Типы титрантов и методы окислительно- восстановительного титрования. Способы фиксирования конца титрования. Индикаторы метода. Характеристика титранта. Расчет потенциала окислительно-восстановительной системы в точке эквивалентности. Вычисление молярной массы эквивалента окислителя и восстановителя. Типовые задачи и расчеты.

перманганатометрия. Титрант метода. Установочные вещества метода. Стандартизация титранта. Условия титрования и реакции. Фиксирование конечной точки титрования в перманганатометрии. Вычисление потенциала в точке эквивалентности. Расчеты в перманганатометрии. Применение метода перманганатометрии.

иодиметрия. Титранты метода. Установочные вещества и стандартизация титранта. Условия титрования и реакции метода. Фиксирование конечной точки титрования. Индикатор метода. Вычисления потенциала в точке эквивалентности. Иодиметрические определения.

комплексонометрия. Сущность метода. Титранты метода, их характеристика. Установочные вещества. Индикаторы метода и их характеристика. Условия использования индикаторов.

Состав и устойчивость комплексных соединений катионов металлов с комплексоном и индикатором. Способы титрования. Область применения метода. Вычисления молярной массы эквивалента титранта и определяемого вещества. Типовые задачи и расчеты в комплексонометрии.


потенциометрический метод анализа. Сущность метода. Электроды, используемые в потенциометрии, их характеристика. Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование. Кривые потенциометрического титрования: интегральные, дифференциальные. Применение потенциометрии.


фотоколориметрический метод анализа. Характеристика метода. Основной закон светопоглощения и причины отклонения от него. Молярный коэффициент погашения. Определение количества вещества методом градуировочного графика. Применение метода фотоколориметрии.


РАЗДЕЛ 4 . ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ


Термодинамическая система. Изолированные, закрытые и открытые системы. Гомогенные и гетерогенные системы. Термодинамическое равновесие. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота и работа. Параметры системы. Энтальпия.Тепловой эффект реакции. Закон постоянства сумм теплот реакции (закон Гесса ). Расчет тепловых эффектов по теплотам образования и теплотам сгорания. Теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении. Зависимость теплового эффекта от температуры.

Второй закон термодинамики. Равновесные и неравновесные процессы. Энтропия. Изменение энтропии в различных процессах. Постулат Планка. Расчет абсолютных энтропий по калориметрическим данным. Критерии направления самопроизвольных процессов. Термодинамические потенциалы. Уравнения Гиббса-Гельмгольца. Химический потенциал.

Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Уравнения изотермы, изобары и изохоры химической реакции. Расчет константы равновесия по термодинамическим данным. Смещение равновесий. Принцип Ле - Шателье.

Условия равновесия в гетерогенных системах. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Правило фаз Гиббса. Минералогическое правило фаз Гольдшмидта. Диаграммы состояния однокомпонентных систем ( вода и кремнезем ). Диаграммы плавкости двухкомпонентных систем с эвтектикой, смешанными кристаллами (твердыми растворами), химическими соединениями компонентов. Физико-химический анализ. Трехкомпонентные системы. Метод треугольника. Диаграмма трехкомпонентной системы с тройной эвтектикой.

Виды растворов. Особенности растворов электролитов. Удельная и молярная электропроводности и их зависимость от разведения раствора. Определение константы диссоциации слабого электролита кондуктометрическим методом.

Скачок потенциала на границе металл - раствор. Формула Нернста.

Медно-цинковый гальванический элемент. Определение электродных потенциалов с помощью стандартных электродов. Типы электродов. Водородный и хлорсеребряный электроды.

Предмет коллоидной химии. Классификация дисперсных систем. Способы получения коллоидных систем. Диффузия и седиментация в золях. Оптические свойства коллоидных систем. Строение мицеллы гидрофобного золя. Изоэлектрическое состояние. Электролитная коагуляция. Стабилизация и пептизация. Гели и золи. Периодические реакции в гелях. Пены и эмульсии. Аэрозоли.


ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ.


Первый семестр. Общая химия.


1. Знакомство с правилами работы в химической лаборатории и техникой безопасности.

2. Определение массовой доли оксида меди в малахите.
   
3. Скорость химической реакции.
   
4. Определение энтальпии нейтрализации.
   
5. Химическое равновесие в гомогенной системе. Смещение химического равновесия.
   
6. Равновесие в гетерогенной системе. Произведение растворимости.
   
7. Равновесие в водных растворах солей.
   
8. Окислительно-восстановительные реакции.
   
9. Координационные соединения.
   
10. Химические свойства металлов.
    
11. Химические свойства сульфидов и сульфатов.
    

Второй семестр. Качественный анализ.

1. Учебные задачи : аналитические частные реакции катионов I, II, III, IV, V, VI аналитических групп по кислотно-основной классификации катионов; аналитические частные реакции анионов.
   
2. Контрольные задачи :
   

1. Анализ смеси катионов I аналитической группы.
   
2. Анализ смеси катионов II, III аналитических групп.
   
3. Анализ смеси катионов IV и V аналитических групп.
   
4. Анализ смеси катионов I - VI аналитических групп.
   

2.5.Анализ смеси анионов.

2.6. Анализ смеси сухих солей.

2.7. Анализ минерала.


Третий семестр. Количественный анализ.

1. Гравиметрическое определение массы железа в растворах железа (III).
   
2. Приготовление 0,1 моль/л раствора соляной кислоты.
   
3. Стандартизация кислоты по щелочи с визуальной и потенциометрической индикацией точки эквивалентности.
   
4. Определение карбонатной жесткости воды.
   
5. Определение щелочи и соды при совместном присутствии.
   
6. Стандартизация раствора перманганата калия по щавелевой кислоте.
   
7. Определение содержания железа в растворе соли Мора методом перманганатометрии.
   
8. Стандартизация раствора тиосульфата натрия по дихромату калия.
   
9. Определение концентрации раствора иода по тиосульфату.
   
10. Определение массы меди в растворе сульфата меди.
    
11. Стандартизация раствора Трилона Б по стандартному раствору сульфата магния.
    
12. Определение общей жесткости воды.
    
13. Фотоколориметрическое определение массы железа и меди.
    

Четвертый семестр. Физическая и коллоидная химия.

1. Определение константы диссоциации слабого электролита.
   
2. Кондуктометрическое титрование.
   
3. Измерение ЭДС гальванических элементов.
   
4. Измерение редокс - потенциалов.
   
5. Расчет изменений термодинамических функций и теплот химических реакций.
   
6. Определение полей устойчивости для твердофазной реакции.
   
7. Построение диаграммы плавкости двухкомпонентной системы.
   
8. Построение диаграммы растворимости в трехкомпонентной системе.
   
9. Получение коллоидных растворов.
   
10. Коагуляция коллоидных растворов.
    
11. Коллоидная защита.
    

.


РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА


Первый семестр

1. Р.К.Гридасова, И.В.Линько. Коспект лекций по курсу “Общая и аналитическая химия”.- М.: Изд-во РУДН, 1994.
   

2 Н.В. Коровин. Общая химия. -М.: “Высшая школа”, 2002

3. З.К.Одинец, Р.К.Гридасова, Т.Н.Сусанина, Э.Я.Козьмина. Методические указания по изучению темы “Окислительно-восстановительные реакции”.-М.: Изд-во УДН, 1988.
   
4. Р.К.Гридасова, И.В.Линько, О.А.Егорова. Лабораторные работы по общей химии.-М.: Изд-во РУДН, 1997, 2003.
   
5. З.К.Одинец, Р.К.Гридасова, Н.М.Калядина, О.А.Егорова. Коррозия. Учебно-методическое пособие по курсу “Химия”.-М.: Изд-во РУДН, 2000.
   
6. Н.Л.Глинка. Задачи и упражнения по общей химии. - Л., Химия, 1985.
   
7. Р.К. Гридасова, В.И. Ивлиева, О.В. Ковальчукова. Методические указания по изучению темы “Химическое равновесие”.-М.: Изд-во РУДН, 2000
   

Второй семестр

1. Р.К. Гридасова. Аналитическая химия. Учебное пособие. -М.: Изд-во
   

РУДН, 2002.

2. Р.В. Линко, Н.М. Колядина, Р.К. Гридасова. Лабораторные работы по качественному и количественному анализу.-М.: Изд-во РУДН, 2002.
   
3. Р.К.Гридасова, З.К.Одинец, Э.Я.Козьмина, О.В.Ковальчукова. Методические указания по аналитической химии. Методы обнаружения элементов.-М.: РУДН, 1991.
   
4. Р.К.Гридасова, Т.Н.Сусанина, И.В.Линько. Методические указания по аналитической химии. Методы разделения.-М.: Изд-во РУДН, 1992.
   
5. Р.К.Гридасова, Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу “Общая и аналитическая химия” по теме “Анализ органических веществ и нефтепродуктов”.-М.: Изд-во РУДН, 1990.
   
6. Р.К.Гридасова, З.К.Одинец, И.В.Линько. Органическая химия.-М.: Изд-во УДН, 1988.
   

Третий семестр

1. Р.К. Гридасова. Аналитическая химия. Учебное пособие.-М.: Изд-во РУДН, 2002.
   
2. З.К.Одинец, Э.Я.Козьмина. Лабораторные работы по количественному анализу. Гравиметрический анализ. -М.: Изд-во УДН, 1985.
   
3. И.В.Линько, Р.К.Гридасова, Т.Н.Сусанина. Лабораторные работы по количественному анализу. Титриметрический анализ. -М.: Изд-во УДН, 1985.
   
4. Р.В. Линко, Н.М. Колядина, Р.К. Гридасова. Лабораторные работы по качественному и количественному анализу.- М.: Изд-во РУДН, 2002.
   

Четвертый семестр


1. Л.Ф.Павлова, В.В.Селюкова. Физическая и коллоидная химия.-М.: Изд-во РУДН, 1992.

2. Л.Ф.Павлова, В.В.Селюкова. Методические рекомендации к лабораторным работам по курсу “Физическая химия”.-М.: Изд-во УДН, 1988.

3. Л.Ф.Павлова, В.В.Селюкова. Методические рекомендации к лабораторным работам по курсу “Физическая и коллоидная химия”.-М.: Изд-во УДН, 1987.
   

У Т В Е Р Ж Д Е Н О

РИС Ученого совета

Российского университета дружбы народов


Составители : Р.К.Гридасова, Л.Ф.Павлова.


Программа курса “ ХИМИЯ” для студентов инженерного факультета специальности “Геология и разведка месторождений полезных ископаемых “. - М. : Изд-во РУДН , 1998. - 13 с.


Программа по химии для студентов I и II курсов специальности “ Геология и разведка месторождений полезных ископаемых” составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, университетских программ по профилю геологических факультетов.


Программа подготовлена на кафедрах : Общая химия, Физическая и коллоидная химия.


Российский университет дружбы народов, 1998 г.


РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ


ПРОГРАММА


КУРСА “ ХИМИЯ”


СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

“Геология и разведка месторождений полезных ископаемых”


Москва


Издательство Российского университета дружбы народов


1998