Типовая учебная программа образование высшее профессиональное химия по специальности 050719 Радиотехника, электроника, телекоммуникации объем кредитов 1 (45 часов)
| Вид материала | Программа |
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат цифровые, 79.04kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат электроника, 69.03kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат технологии, 109.42kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат Теория электрических, 74.34kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат Теория электрических, 69.1kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат электроника, 88.06kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат теория электрической, 128.35kb.
- Типовая учебная программа (Образование высшее профессиональное) русскийязы к по группам, 170.01kb.
- Программа дисциплины «Теория электрических цепей 2» для студентов специальности 050719, 357.17kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат тепломассообмен, 185.27kb.
ТИПОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Образование высшее профессиональное
ХИМИЯ
по специальности 050719 – Радиотехника, электроника, телекоммуникации
объем кредитов - 1 (45 часов)
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Алматы
2005
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА Учебно-методическим объединением по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникации МО и Н РК при Алматинском институте энергетики и связи
2 УТВЕРЖДЕНА И ВВЕДЕНА В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства образования и науки Республики Казахстан от « » 2005 г. №
3 ВВЕДЕНА ВПЕРВЫЕ
4 Типовая учебная программа разработана в соответствии с государственным общеобязательным стандартом образования по направлению радиотехника, электроника, телекоммуникации.
5 Программа рекомендована к изданию Президиумом учебно-методического объединения по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникации МО и Н РК протокол № от ___________2005 г.
Настоящая типовая программа не может быть тиражирована и распространена без разрешения Министерства образования и науки Республики Казахстан
Пояснительная записка
Химия- одна из центральных дисциплин естествознания, с которой человек сталкивается в любой области своей деятельности и ее изучение является обязательным для студентов технического вуза.
Современный специалист в области телекоммуникаций, электроники и связи должен обеспечивать эффективную работу оборудования, для чего необходимо иметь представление о таких химических процессах, как окисление, восстановление, коррозия, электролиз. На химических процессах основано получение электроэнергии, топлива, металлов, различных материалов, продуктов питания и т.д.
Химии принадлежит большая роль в развитии микроэлектроники, радиотехники, автоматики и вычислительной техники. Для развития новой техники необходимо создание материалов с особыми свойствами: сверхчистота, сверхтвердость, сверхпроводимость, жаростойкость, которые поставляет современная химия.
Таким образом, химии принадлежит первостепенная роль в обеспечении ведущих отраслей экономики конструкционными материалами, сырьем и энергоресурсами. В связи с этим задачей квалифицированного специалиста является знание фундамента современной химии.
Основной задачей преподавания химии является создание у студентов расширенной теоретической базы, обучение их умению применять полученные знания на практике для решения задач энергетики (протекание окислительно-восстановительных и ионных реакций, защита оборудования от коррозии, химические источники энергии, создание конструкционных и электротехнических материалов, материалов для кабелей и корпусов электроприборов, охраны окружающей среды).
Цель курса - дать студентам знания в области общей и неорганической химии, являющиеся составной частью процесса профессиональной подготовки инженеров в области радиотехники, электроники, телекоммуникаций.
Усвоение курса химии предполагает знание студентами материала программы средней школы по химии, физике и математике.
Изучив курс химии, студент должен приобрести следующие знания, умения и навыки:
- знать и формулировать все основные стехиометрические законы химии и уметь применять их при решении расчетных задач;
- знать и уметь, применяя периодический закон, устанавливать причину связи между структурой периодической таблицы и распределением электронов внутри атома, записывать электронную конфигурацию любого элемента, исходя из его положения в периодической системе и, пользуясь запретом Паули и правилами Хунда и Клечковского, уметь теоретически описывать изменения свойств элементов по периодам, а также в рядах s, p, d, f - элементов (общие свойства и различия);
- уметь рассчитывать концентрации растворов, переходить от одного вида концентрации к другому;
- знать смысл терминов “окисление”, “восстановление”, “окислительно-восстановительная реакция”, уметь уравнивать окислительно-восстановительные реакции;
- объяснять смысл термина «константа скорости» и «принцип Ле-Шателье», вычислять скорость, константу скорости или равновесную концентрацию реагента по заданному уравнению скорости;
- знать теорию электродных потенциалов, гальванический элемент, уметь рассчитывать потенциалы металлических и газовых электродов, ЭДС гальванического и концентрационного элементов;
- уметь описывать процессы электролиза и коррозии;
- знать физические и химические свойства металлов, иметь понятие о металлических и интерметаллических сплавах, твердых растворах; знать физико-химические процессы, происходящие при сварке и пайке металлов;
- уметь подготовить и провести химический эксперимент, соблюдая правила техники безопасности.
1 Содержание дисциплины «Химия»
1.1 Введение
Химия как наука. Понятие о материи и движении. Место химии в системе естественных наук. Химизация промышленного производства. Значение химии в изучении природы и развитии техники.
1.2 Основы атомно-молекулярного учения
Основные химические понятия: атом, молекула, простое вещество, химическое соединение.
Химический элемент. Изотопы. Атомная и элементная массы. Молекулярная масса. Моль, молярная масса. Основные законы атомно-молекулярного учения. Законы: сохранения массы вещества, кратных отношений, постоянства состава, объемных отношений. Закон Авогадро. Соединения постоянного и переменного состава.
Понятие о химической системе и способах описания. Фаза, компонент. Гомогенные и гетерогенные системы. Функции состояния и параметры состояния системы.
Газовые системы. Газовые законы. Идеальный газ. Газовая постоянная. Уравнение Менделеева - Клапейрона. Парциальное давление газа в смеси. Относительная плотность газов.
Жидкие системы. Растворы. Состояние вещества в растворе.
Твердые системы. Кристаллы, аморфные тела и стекла. Понятие о кристаллической решетке. Твердые растворы. Нестехиометрические соединения.
1.3 Строение атома и периодический закон
Экспериментальные основы современной теории строения атома. Ядро и электронная оболочка. Планетарная модель атома и постулаты Бора, противоречия модели.
Дуализм в поведении микрочастиц. Волновая природа элементарных частиц. Уравнение де Бройля, принцип неопределенности Гейзенберга.
Атом водорода. Квантовомеханическая модель атома. Одноэлектронный атом. Волновое уравнение Шредингера. Квантовые числа, пределы их изменений. Волновая функция и электронная плотность в атоме. Атомные орбитали вида: s, p, d, f.
Многоэлектронный атом. Межэлектронное отталкивание и его учет. Эффективный заряд, действующий на отдельный электрон. Заполнение электронных оболочек атомов. Принцип Паули и правило Хунда. Правило Клечковского.
Периодичность строения электронных оболочек. Орбитальные энергии электронов. Потенциалы ионизации и сродство к электрону атомов в зависимости от положения элемента в периодической системе. Электроотрицательность элементов.
Содержание периодического закона. Современная интерпретация периодического закона. Варианты периодической таблицы. Полные и неполные электронные аналоги. Изменение важнейших свойств элементов по группам и периодам периодической системы.
1.4 Химическая связь
Взаимодействие атомов. Причины образования химической связи. Природа химической связи. Молекула водорода и методы ее описания. Метод валентных связей (ВС) и метод молекулярных орбиталей МО. Перекрывание атомных орбиталей. s- и p- связи, порядок связи. Характеристики химической связи - энергия, длина.
Метод ВС и гибридизация орбиталей. Валентное состояние атома.
Ковалентная связь в многоатомных молекулах. Донорно-акцепторное взаимодействие. Направленность и насыщаемость химической ковалентной связи. Теория отталкивания электронных пар валентной оболочки и пространственная структура молекул.
Химическая связь и типы кристаллов. Связь в металлах, полупроводниках и диэлектриках. Дефекты кристаллической решетки. Твердые растворы.
Ионная связь. Взаимодействие ионов в кристаллической решетке.
Металлическая связь.
Водородная связь. Межмолекулярные взаимодействия. Силы Ван-дер-Ваальса. Дисперсионное, диполь-дипольное и другие виды межмолекулярных взаимодействий.
1.5 Энергетика химических процессов. Химическая термодинамика
Энергетические характеристики химических реакций. Первое начало термодинамики. Превращения энергии и работы в химических процессах. Термохимия. Понятие об энтальпии. Эндо- и экзотермические реакции. Закон Гесса. Стандартное состояние и стандартная энтальпия образования вещества. Расчеты тепловых эффектов реакций.
Второе начало термодинамики. Понятие энтропии. Стремление к максимуму энтропии в изолированных системах как характеристика возможности самопроизвольного протекания реакции. Энергия Гиббса. Уменьшение энергии Гиббса как термодинамический критерий возможности самопроизвольного протекания процесса в закрытых системах. Стандартное изменение энергии Гиббса в реакции.
1.6 Химическая кинетика
Кинетика и механизм химических реакций. Скорость химической реакции и факторы, ее определяющие. Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Кинетическое уравнение реакции. Порядок реакции. Правило Вант-Гоффа. Константа скорости реакции и ее зависимость от температуры. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Энергетическая диаграмма реакции. Молекулярность реакции. Катализ и катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Ингибиторы.
Химическое равновесие. Обратимые и необратимые химические реакции. Состояние равновесия. Кинетический и термодинамический подходы к описанию химического равновесия. Константа химического равновесия и способы ее выражения. Связь константы химического равновесия со стандартным изменением энергии Гиббса. Смещение химического равновесия при изменении условий. Принцип Ле-Шателье.
1.7 Свойства растворов электролитов и неэлектролитов
Растворы, их классификация. Растворитель и растворяемое вещество. Растворимость. Теплота растворения. Насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные, разбавленные и концентрированные растворы. Способы выражения концентрации растворов. Понятие идеального раствора. Давление и состав пара над раствором. Коллигативные свойства растворов. Закон Рауля. Осмос и осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. Кристаллизация и кипение растворов. Криоскопия и эбуллиоскопия.
Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды, водородный показатель среды. Водные растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации С.Аррениуса.
Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации электролита. Закон разбавления Оствальда. Понятие об активности и ионной силе растворов. Растворимость. Произведение растворимости. Равновесие ионов в растворе с осадком.
Гидролиз солей. Константа и степень гидролиза. Ступенчатый характер гидролиза. Обратимый и необратимый гидролиз.
1.8 Окислительно-восстановительные реакции в водных растворах
Окислительно-восстановительные процессы как реакции переноса электрона. Типы окислительно-восстановительных реакций: реакции диспропорционирования, межмолекулярные и внутримолекулярные реакции. Окислители и восстановители. Участие воды в окислительно-восстановительных реакциях. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций, протекающих в водных растворах. Метод ионно-молекулярных полуреакций.
1.9 Электрохимические процессы
Классификация. Электродные потенциалы металлов. Гальванический элемент. Концентрационный элемент. ЭДС и ее измерение. Газовые электроды. Водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Уравнение Нернста для расчета потенциала водородного и кислородного электродов. Стандартные условия и стандартный потенциал полуреакций. Таблицы стандартных восстановительных потенциалов. Использование табличных данных для оценки возможности протекания окислительно-восстановительных реакций.
Окислительно-восстановительные равновесия в растворах. Уравнение Нернста для расчета Redox-потенциала. Влияние рН на величину восстановительного потенциала. Концентрационная и электрохимическая поляризация
Электролиз растворов и расплавов электролитов. Электролиз с растворимым и нерастворимым анодом. Законы Фарадея. Выход по току. Кинетика электродных реакций.
1.10 Коррозия металлов и защита от нее
Определение и классификация коррозионных процессов. Механизм, термодинамика и кинетика химической и электрохимической коррозии. Коррозия под действием блуждающих токов. Методы защиты от коррозии: легирование, электрохимическая защита, защитные покрытия (металлические и неметаллические), изменение свойств коррозионной среды, защита от коррозии блуждающими токами. Изменение свойств коррозионной среды. Ингибиторы коррозии.
1.11 Химия металлов
Физические и химические свойства металлов. Основные методы получения металлов. Методы получения чистых металлов. Металлические сплавы. Твердые растворы. Интерметаллические соединения. Основные методы получения металлов. Физико-химические процессы при сварке и пайке металлов.
1.12 Химия и экология
Загрязнение окружающей среды. Роль химии в решении экологических проблем. Методы защиты водного и воздушного бассейнов от загрязнений.
2 Примерный перечень тем лабораторных работ
2.1 Основные классы неорганических соединений.
2.2 Окислительно-восстановительные реакции.
2.3 Ряд напряжений металлов и работа гальванических элементов.
2.4 Электролиз.
2.5 Коррозия металлов и защита от нее.
3 Примерная тематика самостоятельной работы студентов
3.1 Строение атома. Химическая связь.
3.2 Химическая кинетика и равновесие.
3.3 Растворы. Способы выражения концентраций растворов. Химический эквивалент
3.4 Растворы электролитов. Расчет активности, ионной силы, рН, осмотического давления, температуры кипения и замерзания растворов.
3.5 Окислительно-восстановительные реакции.
3.6 Ионные реакции. Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза.
3.7 Электродные потенциалы. ЭДС гальванических элементов.
3.8 Кинетика электродных процессов. Электролиз.
3.9 Коррозия и защита металлов.
3.10 Свойства металлов.
3 Учебно-лабораторное оборудование
4.1 Набор химической посуды.
4.2 Вытяжной шкаф.
4.3 Лабораторные столы.
4.4 Весы аналитические.
4.5 Весы технические.
4.6 Дистиллятор
4.7 Аппарат Киппа.
4.8 Источник постоянного тока и комплект электроизмерительных приборов.
4.9 рН-метр.
4.10 Набор электродов.
4.11 Химические реактивы.
Рекомендуемая литература
1. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Мингулина Э.И., Филиппов Э.Л. Курс общей химии. - М.: Высшая школа, 2000.
2. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Г. Курс химии. - М.: Высшая школа,1983.
3. Глинка Н.Л. Общая химия. - Л.: Химия, 1999.
4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1998.
5. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - М.: Химия, 1998. (т.1,2).
6. Фримантл М. Химия в действии. - М.: Мир, 1991 (т.1,2).
7. Павлов Н.Н. Теоретические основы общей химии. - М.: Высшая школа, 1978.
8. Угай Я. Общая химия. - М.: Химия, 1994.
9. Дробашева Т.И. Общая химия. Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.
10. Карапетьянц М.Х., Дракин С.Н. Общая и неорганическая химия. – М.: Химия, 2000.
11. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. - С-Пб.: Химиздат, 2000.
12. Коттон А., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия (в 3-х томах). - М.: Мир, 1975.
13. Мокрышев А.И. Химия. Конспект лекций. Алматы, АИЭС, 2003.
14. Даулетов Б.Д., Ильясов Е.Г. Химия. Методические указания к выполнению лабораторных работ (для студентов специальностей тепло-, электроэнергетика, радиотехника и связь. Алматы: АИЭС, 2000, -40 с.
15. Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по химии. - М.: Астрель, 2004.
16. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. - Л.:Химия, 1978.
17. Задачи и упражнения по общей химии под ред. Коровина Н.В. - М.: Высшая школа, 2004.
18. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Задачи по неорганической химии. - М.: Высшая школа, 1990.
19. Краткий справочник физико-химических величин./Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. - Л.: Химия, 1983.