2889

2

УДК 54

Ткачева, О. А. Химия [Текст] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 23.03.01 – Технология транспортных процессов / О. А. Ткачева ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 24 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 6 от 3 июня 2016 г.).

Рецензент канд. хим. наук, доцент кафедры общей и неорганической химии ФГБОУ ВО «ВГУИТ» Ю.С. Перегудов

4

1. Цели и задачи дисциплины

1.1.Целью изучения дисциплины «Химия» является формирование у студентов целостного естественнонаучного мировоззрения.

1.2.Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

освоение основных понятий и законов химических систем, реакционной способности веществ;

изучение теоретических основ строения веществ;

ознакомление с общими закономерностями протекания химических процессов;

ознакомление со свойствами растворов неэлектролитов и электролитов и дисперсных систем;

изучение особенностей окислительно-восстановительных и электрохимических процессов;

ознакомление с принципами химической идентификации и анализа ве-

ществ;

уяснение основных понятий об органической химии и полимерах;

ознакомление с лабораторным практикумом по химии и химической идентификации веществ.

1.3. Дисциплина «Химия» относится к базовому циклу, индекс по учебному плану Б1.Б.16.

2. Требование к результатам освоения дисциплины

2.1. Для эффективного освоения дисциплины «Химия» у обучающегося должны быть сформированы следующие предварительные компетенции или их части в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования к базовому уровню освоения курса химии:

а) сформированность представлений о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач;

б) владение основополагающими химическими понятиями, теориями, законами и закономерностями; уверенное пользование химической терминологией и символикой;

5

в) владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умение обрабатывать, объяснять результаты проведенных опытов и делать выводы; готовность и способность применять методы познания при решении практических задач;

г) сформированность умения давать количественные оценки и проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям;

д) владение правилами техники безопасности при использовании химических веществ;

е) сформированность собственной позиции по отношению к химической информации, полученной из разных источников.

2.2.Студент по результатам освоения дисциплины «Химия» должен обладать следующими общекультурными компетенциями:

– способностью к самоорганизации и самообразованию (ОК-7).

Студент по результатам освоения дисциплины «Химия» должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями:

– способностью применять систему фундаментальных знаний (математических, естественнонаучных, инженерных и экономических) для идентификации, формулирования и решения технических и технологических проблем в области технологии, организации, планирования и управления технической и коммерческой эксплуатацией транспортных систем (ОПК-3).

2.3.В результате освоения дисциплины студент должен:

–знать: основные законы химии, необходимые для использования в профессиональной деятельности; основные химические методы анализа; основные методы решения прикладных задач химии; основные свойства растворов, дисперсных, каталитических, электрохимических систем, полимеров;

–уметь: использовать основные законы химии в профессиональной деятельности; понимать роль химии в системе наук; проводить экспериментальные исследования основных химических процессов, делать выводы и давать рекомендации; самостоятельно работать с учебной и научной литературой;

–владеть: основными методами и средствами химического исследования веществ и их превращений.

6

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Дисциплина «Химия» для бакалавров по направлению подготовки «Технология транспортных процессов» включает вопросы строения вещества, химической термодинамики и кинетики химических реакций. Рассмотрены химические системы: растворы, дисперсные системы, электрохимические системы, катализаторы и каталитические системы. В состав данного курса включены элементы неорганической, органической, физической и аналитической химий, а также химии ВМС.

Все виды аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов построены в виде логически связанной единой блочной системы, включающей систематическую подготовку студентов к лабораторным занятиям, сдачу отчетов по самостоятельной работе, отчетов по лабораторным работам, текущего контроля.

В табл. 2 включены основные разделы дисциплины «Химия» и сведения по видам работ, относящимся к данной дисциплине.

7

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Введение. Предмет химии, связь с другими науками. Значение химии в формировании научного мировоззрения при изучении техники. Понятие о материи и движении, веществе и поле. Основные понятия и законы химии. Химия и охрана окружающей среды.

Раздел 2. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Химическая термодинамика. Энергетика химических процессов. Элементы термохимии. Экзотермические и эндотермические реакции. Тепловой эффект реакции. Закон Гесса и следствие из него. Закон Лавуазье – Лапласа. Основные термодинамические функции. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Стандартное изменение энтропии. Энтальпия образования. Изменение внутренней энергии и энтальпии в химических реакциях. Понятие об энтропии. Второй закон термодинамики. Изменение энтропии в химических реакциях. Понятие об изобарно-изотермическом потенциале (свободной энергии Гиббса). Стандартная энергия Гиббса образования. Условия самопроизвольного протекания химических процессов.

Химическая кинетика. Скорость химических реакций и методы ее регулирования. Зависимость скорости химической реакции от концентрации. Закон действия масс. Константа скорости реакции. Зависимость скорости реакции от

8

температуры. Правило Вант-Гоффа. Понятие об энергии активации. Влияние катализатора на скорость химической реакции.

Химическое и фазовое равновесие. Обратимые и необратимые химические реакции. Условия химического равновесия. Основные факторы, определяющие направления течения реакций и химическое равновесие. Константа равновесия, ее связь с термодинамическими функциями. Принцип Ле-Шателье. Химическое равновесие в гетерогенных системах. Фазовое равновесие.

Раздел 3. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Строение атома. Особенности поведения микрообъектов. Двойственная природа электрона. Уравнение де Бройля. Квантово-механическая модель атома. Характеристика состояния электрона в атоме квантовыми числами. Правила и порядок заполнения атомных орбиталей. Принцип Паули и следствие из него. Правила Клечковского. Правило Гунда. Связь строения атома с периодической системой элементов.

Химическая связь. Условие и механизм образования химической связи. Количественные характеристики химической связи: энергия связи, длина связи, валентные углы. Основные виды химической связи. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Насыщаемость; гибридизация электронных облаков в атоме. Поляризуемость, полярные и неполярные молекулы, диполь, дипольный момент. Образование и особенности ионной связи. Свойства ионной связи: ненасыщаемость, ненаправленность. Металлическая связь и ее особенности.

Основные виды взаимодействия молекул. Водородная связь и ее свойства. Роль водородной связи в жизнедеятельности организмов. Комплементарность. Основные виды взаимодействия молекул. Силы межмолекулярного взаимодействия. Типы ван-дер-ваальсового взаимодействия. Влияние типа химической связи на свойства вещества.

Раздел 4. РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ И ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Растворы. Общие понятия о растворах. Классификация растворов. Термодинамика растворения. Основные характеристики растворов. Свойства растворов неэлектролитов. Разбавленные растворы неэлектролитов. Диффузия и осмос. Осмотическое давление растворов. Закон Вант-Гоффа. Давление пара рас-

9

творов. Первый закон Рауля. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов. Второй закон Рауля.

Свойства растворов электролитов. Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. Электролитическая диссоциация. Количественные показатели диссоциации: степень диссоциации, константа диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Определение водородного показателя. Индикаторы. Гидролиз солей. Типичные случаи гидролиза солей. Константа и степень гидролиза.

Раздел 5. ЭЛЕКТРОХИМИЯ. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ

Окислительно-восстановительные реакции. Степень окисления. Типичные окислители и восстановители. Типы окислительно-восстановительных реакций и способы их уравнивания. Электрохимические процессы. Определение, классификация электрохимических процессов. Понятие об электродных потенциалах. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Потенциалы металлических электродов. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. ЭДС и ее измерение. Электролиз. Последовательность электродных процессов. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза.

Коррозия металлов. Основные виды коррозии. Механизмы коррозии: химическая и электрохимическая коррозия. Методы защиты от коррозии: легирование, электрохимическая защита, защитные покрытия, изменение свойств коррозионной среды.

Раздел 6. ЭЛЕМЕНТЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ. ПОЛИМЕРЫ И ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Типы органических соединений и реакций. Основные понятия химии полимеров: мономер, олигомер, полимер, степень полимеризации, молекулярная масса полимера. Классификация полимеров. Синтез полимеров: реакции полимеризации и поликонденсации. Полимерные композиционные материалы. Свойства и применение полимеров и полимерных композиций в автомобильной промышленности.

10

4.3. Перечень занятий, проводимых в интерактивной форме