3268

2

УДК 546+547(075)

Бельчинская Л.И. Новикова Л.А., Дмитренков А.И., Общая химия [Текст]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 19.03.01 - «Биотехнология» профиль – Промышленная экология / Л. И. Бельчинская ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Во-

ронеж, 2017. – 38 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент канд. хим. наук, доц. кафедры неорганической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Ю.С. Перегудов

3

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.Цели и задачи дисциплины………………………………………………… 4

2.Требования к результатам освоения дисциплины ………………………. 4

3.Объем дисциплины и виды учебной работы……………………………… 5

4.Содержание дисциплины …………………………………………………. 7

5.Лабораторный практикум, практические занятия, семинары и другие

виды аудиторных занятий………………………………………………..... 12 6.Перечень вопросов для промежуточных контролей(1,2,3,4)….................. 13 7. Методические рекомендации по организации самостоятельного изу29

чения дисциплины……………………………………………………………..

8.Перечень вопросов для итогового контроля-зачета…………..................... 32 9.Перечень вопросов для итогового контроля-экзамена…………………… 33 10.Перечень примерных тем рефератов ……………………………………. 35 Библиографический список ……………………………………………...... 36 Приложение 1. Пример оформления титульного листа реферата …….. 37

4

1.Цели и задачи дисциплины

1.1.Целью изучения дисциплины «Общая химия» является формирование у студентов целостного естественнонаучного мировоззрения, овладение базовыми знаниями в области теории химических процессов и методов их анализа, предполагает развитие навыков самостоятельной работы, необходимых для применения химических знаний при изучении специальных дисциплин и дальнейшей практической деятельности В результате изучения курса студенты приобретают знания и умения, доста-

точные для изучения других общенаучных, общетехнических и специальных дисциплин, как то «физико-химические методы анализа в биотехнологии», «физическая химия», «экология», «безопасность жизнедеятельности», «химия биологически активных веществ».

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 принципом химической идентификации и анализа веществ;

ознакомление с лабораторным практикумом по химии и химической идентификации веществ.

1.3.Дисциплина «Общая химия» относится к базовой части основной профессиональной образовательной программы, индекс по учебному плану Б1.Б.15.

2. Требование к результатам освоения дисциплины

2.1. Для эффективного освоения дисциплины «Общая 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;

5

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

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 «Общая химия» должен обладать следующими компетенциями:

общекультурными – способность использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческих позиций (ОК-1);

общепрофессиональными– способность использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы

(ОПК-3).

2.3. В результате освоения дисциплины студент должен:

–знать: основные химические законы, положения и другие сведения, необходимые для применения в биотехнологии; основные химические методы анализа; основные методы решения прикладных задач общей химии; основные свойства растворов, дисперсных, каталитических, электрохимических систем,;

–уметь: использовать основные законы химии в профессиональной деятельности; понимать роль общей 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.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Таблица 1

6

Объем дисциплины и виды учебной работы на первый семестр.

Объем дисциплины и виды учебной работы на второй семестр.

Таблица 3

7

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Дисциплина «Общая химия» для бакалавров направления подготовки «Биотехнология»» включает основы общей химии, стехиометрические законы строения вещества, периодический закон Д.И. Менделеева, химическая связь межмолекулярные взаимодействия и комплексообразование, химической термодинамики и кинетики химических реакций, газовое состояние и реакции в газовых фазах, жидкое состояние и реакции в жидких фазах, общие сведения о растворах, способы выражения концентрации растворов, коллоидное состояние вещества, свойства неэлектролитов, свойства электролитов, теория электролитической диссоциации, гидролиз солей, окислительно - восстановительные процессы, электрохимические процессы, понятие о твѐрдой фазе, кристаллическое состояние и реакции в твѐрдых фазах, процессы на границе раздела фаз

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 таблицу 2 включены основные разделы дисциплины «Общая химия» и сведения по видам работ, относящимся к данной дисциплине.

8

Таблица 4

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. Понятие о материи и движении, веще-

9

стве и поле. Фундаментальные законы и теории химии: закон сохранения массы, закон сохранения энергии, закон эквивалентов, закон постоянства состава, закон кратных отношений, закон Авогадро, уравнение состояние идеального газа, правило Дюлонга и Пти.

Раздел 2. Учение о строении вещества

Ядро атома. Устойчивость ядер атомов. Применение радиоактивнызх изотопов. Квантовая модель атома. Волновая природа электронов. Атомные орбитали. Многоэлектронные атомы. Принцип расположения электронов в атомных орбиталях. Особенности поведения микрообъектов. Двойственная природа электрона. Уравнение де Бройля. Квантово-механическая модель атома. Характеристика состояния электрона в атоме квантовыми числами. Электронное строение атома водорода. Правила и порядок заполнения атомных орбиталей. Принцип Паули и следствие из него. Правила Клечковского. Правило Гунда. Периодическая система элементов Д.И.Менделеева. Периодический закон Д.И.Менделеева Связь строения атома с периодической системой элементов.

Раздел 3. Учение о направлении химических процессов

Химическая термодинамика. Энергетика химических процессов. Элементы термохимии. Экзотермические и эндотермические реакции. Teпловой 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.

Раздел 4. Учение о скорости химических процессов

Химическая кинетика. Скорость химических реакций и методы ее регулирования. Механизм и порядок реакции. Фотохимические реакции. Цепные реакции.Направление химических реакций и химическое равновесие. Зависимость скорости химической реакции от концентрации. Закон действия масс. Константа скорости реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Понятие об энергии активации. Влияние катализатора на скорость химической реакции.

Химическое и фазовое равновесие. Направление химических реакций и химическое равновесие. Условия химического равновесия. Основные факторы, определяющие направления течения реакций и химическое равновесие. Константа равновесия, ее связь с термодинамическими функциями. Принцип ЛеШателье. Химическое равновесие в гетерогенных системах.Фаза, компонент, степень свободы. Фазовое равновесие. Правило фаз Гиббса.

Раздел 5 Поверхностные явления.

Свободная поверхностная энергия. Принцип Гиббса – Кюри. Понятия:сорбция, адсорбент, адсорбат, абсорбция, хемосорбция, капиллярная кон-

10

денсация, сорбат, абсорбент. Энергетические параметры адсорбции. Адсорбционное уравнение Гиббса.

Асорбционное равновесие. Адсорбция на границе твѐрдое тело – газ Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра. Уравнение изотермы адсорб-

ции Фрейндлиха. Адсорбция на границе жидкость – газ. Адсорбция на границе твѐрдое тело – раствор. Хроматография

Раздел 6 Межфазные взаимодействия

Взаимодействие между конденсированными фазами: адгезия,смачивание, растекание. Закон сохранение энергии при адгезии. Уравнение Дюпре. Работа адгезии, адгезионная прочность, адсорбционная теория адгезии, когезия, работа когезии, уравнение Юнга, соотношение между работой адгезии и когезии.

Раздел 7. Комплексные соединения

Понятие о комплексных соединениях. Разновидности лигандов по природе донорных атомов и числу связей, образуемых центральным атомом. Номенклатура комплексных соединений. Реакции комплексных соединений. Устойчивость комплексных соединений. Строение комплексных соединений.

Раздел 8. Жидкое состояние и реакции в жидких фазах. Растворы

Жидкое состояние вещества. Диаграмма состояния воды. Свойства воды. Растворение, растворимость, произведение растворимости. Вещества в

жидком состоянии.Влияние химической природы и внешних условий на поведение жидкостей. Свойства жидкостей в сравнении со свойствами газов и кристаллов. Межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь.

Растворы. Общие понятия о растворах. Классификация растворов. Термодинамика растворения. Основные характеристики растворов.

Раздел 9. Процессы в водных растворах

Свойства растворов неэлектролитов. Разбавленные растворы неэлектролитов. Диффузия и осмос. Осмотическое давление растворов. Закон Вант-Гоффа. Давление пара растворов. 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 Диссоциация сильных и слабых электролитов. Равновесия в водных растворах сильных электролитов. Ионная сила и активность. Реакция нейтрализации. Водородный показатель. Ионные равновесия в растворах слабых кислот и слабых оснований. Гидролиз. Реакции амфотерных соединений. Равновесия в буферных растворах. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Определение водородного показателя. Индикаторы. Гидролиз солей. Типичные случаи гидролиза солей. Константа и степень гидролиза.

Раздел 10. Окислительно - восстановительные и электрохимические процессы