Рабочая программа учебной дисциплины

«Химия»

(наименование дисциплины (модуля)

Направление подготовки 230400 Информационные системы и технологии

Профиль подготовки _ Информационные системы и технологии

Наименование образовательной программы___________________________________

Квалификация (степень) выпускника____________бакалавр_____________________

_____________________________________________________________________________

(бакалавр, магистр, специалист)

Форма обучения________________очная______________________________________

(очная, очно-заочная и др.)

г. Волгодонск 2011 г.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 кредита, 108 часов

аудиторные занятия:

лекций – 36

лабораторных работ – 18

самостоятельная работа – 54

Форма отчётности – зачет

Индекс дисциплины в Рабочем учебном плане (РУП) и в Компетентностно- ориентированном учебном плане (КОП) –«Б2.Б4»

Учебная программа рассмотрена на заседании кафедры «Инженерной экологии» ВИТИ НИЯУ «МИФИ» ____ _________20__ года и рекомендована для подготовки бакалавров.

Заведующий кафедрой Бубликова И.А.

___ ________________ 20__ г.

Рабочая программа учебной дисциплины согласована с выпускающей кафедрой «Информационные и управляющие системы» ВИТИ НИЯУ «МИФИ»

Заведующий кафедрой Кривин В.В.

___ ________________ 20__ г.

Учебная дисциплина обеспечена основной литературой

Зав. библиотекой ВИТИ НИЯУ «МИФИ»

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель освоения дисциплины – углубление у студентов имеющихся представлений и получение новых знаний и умений в области химии, без которых невозможно решение современных технологических, экологических, сырьевых и энергетических проблем, стоящих перед человечеством, формирование у бакалавров общего химического мировоззрения и развитие химического мышления.

Данная дисциплина участвует в формировании следующих общекультурных компетенций

- владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, умение логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-1);

- готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

Задачи дисциплины:

• Изучение основных положений современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;

• Обоснование возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений

• Формирование у студента владения методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.

МЕСТО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Данная учебная дисциплина входит в образовательный модуль математического и естественно-научного цикла раздела «Б.2. Математический и естественно-научный цикл. Базовая часть» ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Информационные системы и технологии» профиля подготовки бакалавров «Информационные системы и технологии»

Дисциплина содержательно связана с курсом физики; является базой для изучения курсов «Экология», «Безопасность жизнедеятельности». Знание ее материалов необходимо при выполнении курсового и дипломного проектирования, УИР, а также при практической работе выпускников по специальности.

2. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) / ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАЗОВАНИЯ И КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА ПО ЗАВЕРШЕНИИ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

В результате освоения дисциплины студент должен:

1) Знать (КМ. ОК-10): основные положения современной теории строения атома, теории химической связи, энергетики и кинетики химических реакций, химического равновесия, основных соединений элементов и их химических превращений, основных классов органических веществ;

2) Уметь (КМ.ОК-1, КМ. ОК-10 ): написать и объяснить следующие законы и уравнения:

Закон эквивалентов

Волновое уравнение Шредингера, принцип Паули, правило Хунда

Периодический закон Д.И. Менделеева

Квантово-механические методы описания химической связи

Закон Гесса и следствия из него

Энергия Гиббса и ее изменение в химических процессах

Закон действия масс.

Кинетическое уравнение

Уравнение Аррениуса

Правило Вант-Гоффа

Принцип Ле-Шателье – Брауна

Методы определения величины рН

Произведение растворимости

Уравнение Нернста

3) Владеть / быть в состоянии продемонстрировать (КМ.ОК-1; КМ. ОК-10): обоснованием возможных направлений химических взаимодействий, констант равновесия химических превращений; методами расчета кинетических и термодинамических характеристик химических реакций.

3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

№ п/п	Раздел учебной дисциплины	недели	Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)					Текущий контроль успеваемости (неделя, форма)		Аттестация раздела (неделя, форма)		Максимальный балл за раздел
			Лекции	Практические занятия/Семинары	Лабораторные работы	Самостоятельная работа
1 семестр
1	Основные химические законы . Строение вещества.	1-6	12		6	18	1 Т, 3ЛБ, 5 ЛБ		6 Тест		15
2	Закономерности протекания химических процессов	7-12	12		6	18	7 ЛБ, 9 ЛБ, 11 ЛБ		12 Тест		20
3	Химия элементов	13-18	12		6	18	13 ЛБ, 15 ЛБ, 17 ЛБ		17 Тест		15
4	зачет										50
	Итого за семестр												100

Т – тест, ЛБ- защита лабораторной работы.

Наименование тем и их содержание лекционных занятий:

1. Введение. Основные химические законы. Квантовомеханическая модель атома.Предмет и задачи химии. Понятие об эквиваленте. Закон эквивалентов. Строение атома. Составные части атома. Атомное ядро. Квантовомеханическая модель атома. Волновое уравнение Шредингера и результаты его решения для атома водорода и водородоподобных атомов.

2. Электронное строение атома. Закономерности изменения свойств элементов и их соединений.

Принцип Паули и правило Хунда. Энергетический ряд атомных орбиталей. Электронные формулы атомов и ионов. Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Периодическое изменение свойств элементов и их соединений.

3. Химическая связь и межмолекулярные взаимодействия.

Типы химической связи: ковалентная и ионная, их свойства. Механизмы образования связи. Метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей. Гибридизация атомных орбиталей. Основные характеристики ковалентной связи. Водородная связь, межмолекулярные взаимодействия. Комплексные соединения : строение, номенклатура.

4. Элементы химической термодинамики.

Внутренняя энергия и энтальпия систем. Первый закон термодинамики. Энтальпия образования химических соединений. Закон Гесса и следствия из него. Понятие об энтропии и ее изменении в химических превращениях. Энергия Гиббса. критерий самопроизвольного протекания реакций в изобарно-изотермических условиях.

5. Химическая кинетика. Химическое равновесие. Катализ.

Гомогенные и гетерогенные реакции. Скорость гомогенных химических реакций. Факторы, влияющие на скорость реакций. Закон действия масс. Константа скорости. Кинетическое уравнение. порядок и молекулярность реакции. Уравнение Аррениуса. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Химические реакции в гетерогенных системах.

Химическое равновесие. Обратимые и необратимые реакции. Константа химического равновесия. Ее связь с термодинамическими характеристиками системы. Принцип Ле-Шателье – Брауна. Гомогенный и гетерогенный катализ. Механизм гомогенного катализа.

6.Растворы. Электрохимические процессы.

Определение и классификация растворов. Растворимость. Способы выражения концентрации растворов. Растворы электролитов и неэлектролитов. Особенности воды как растворителя. Водородный показатель среды рН и способы его определения. Диссоциация электролитов, константа и степень диссоциации. Буферные растворы. Гидролиз солей: виды, уравнения. Константа и степень гидролиза. Равновесие в гетерогенных системах. Произведение растворимости. Условия выпадения и растворения осадка.

Окислительно-восстановительные реакции. Важнейшие окислители и восстановители. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод сравнения.

7. Химия элементов 1-III групп и их соединений. Химия d- элементов.

Изотопы водорода. Способы получения водорода. Физические и химические свойства водорода и его соединений с металлами и неметаллами.

Щелочные металлы: нахождение в природе, получение, применение. Окисды, гидроксиды, пероксиды щелочных металлов.

Щелочноземельные металлы и магний: получение, химические свойства соединений. Жесткость воды и способы ее устранения.

Химические свойства бора и его соединений с кислородом, водородом, галогенами. Алюминий: нахождение в природе, получение, химические свойства алюминия и его соединений.

Положение d- элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева. Химические свойстваd- элементов на примере хрома, железа и меди. Кислотно-основные свойства их оксидов и гидроксидов. Комплексные соединения хрома, железа и меди.

8. Химия элементов V-VII групп и их соединений.

Азот : получение, физические и химические свойства. Получение и свойства нитридов металлов. Аммиак: синтез, свойства, применение. Равновесие в водном растворе аммиака. Термическое разложение соей аммония. Оксиды азота: строение молекул, получение и свойства. Азотистая и азотная кислоты: получение в промышленности, свойства, применение. Фосфор: аллотропные модификации, получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений фосфора: фосфина, фосфидов металлов, оксидов, кислот, солей.

Кислород, озон: строение молекулы, получение, применение. Сера :получение и свойства. Состав, свойства, получение, применение соединений серы: сероводорода, сульфидов металлов, оксидов, кислот, солей.

Общая характеристика галогенов: нахождение в природе, получение, применение. Состав, свойства, получение, применение галогеноводородов, галогенидов металлов, кислородсодержащих кислот галогенов и их солей.

9. Элементы группы углерода. Элементы органической химии..

Углерод и его аллотропные модификации. Неорганические соединения углерода. Карбиды металлов. Оксиды углерода. Угольная кислота и ее соли.

Кремний. Соединения кремния. Силаны. Галогениды кремния. силициды. Окисд кремния. Кремниевые кислоты и их соли. Гидролиз силикатов.

Предмет органической химии. Теория химического строения А.М. Бутлерова. Изомерия. Углеводороды. Гомологические ряды углеводородов. Функциональные производные углеводородов. Классификация и номенклатура органических соединений.

Химико-экологические проблемы взаимодействия человека с окружающей средой.

Лабораторный практикум

Раздел дисциплины	ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
	№ п/п	Наименование	Выполнение (час)
			аудиторных		СРС
1. Основные химические законы. Строение вещества.	1.	Определение эквивалентной массы металла по объему вытесненного водорода.	2		6
	2.	Зависимость свойств элементов от положения в периодической системе Д.И. Менделеева	2		7
2. Закономерности протекания химических процессов.	3.	Скорость химических реакций и химическое равновесие	2		7
	4.	Водородный показатель среды. Гидролиз солей.	2		7
	5.	Окислительно-восстановительные реакции	2		6
3. Химия элементов	6.	Жесткость воды и способы ее устранения.	2		7
	7.	Получение сложных эфиров. Реакция этерификации	2		6
		Мероприятия системы межсессионного контроля. Прием лабораторных работ.	4		8
Всего				18		54

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

При реализации программы дисциплины «Химия» используются различные образовательные технологии – во время аудиторных занятий (54 часа) занятия проводятся в форме лекций, лабораторных работ. Для контроля усвоения студентом разделов данного курса и приема домашнего задания широко используются тестовые технологии, то есть специальный банк вопросов в открытой и закрытой форме, ответы на которые позволяют судить об усвоении студентом данного курса. Самостоятельная работа студентов (54 часа) подразумевает под собой проработку лекционного материала с использованием рекомендуемой литературы для подготовки к лабораторным работам и их защите.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ.

В качестве входного контроля уровня знаний студентов на первом занятии, а также при промежуточной оценке успеваемости студентов используются представленные ниже тестовые задания по темам «Основные химические законы. Строение вещества», «Закономерности протекания химических процессов» и «Химия элементов». При этом студенту предлагается в течение 25 минут ответить на 10 вопросов. Для каждого вопроса существует только один правильный ответ. При правильном ответе на 5 и более вопросов студент получает зачет, при количестве правильных ответов меньше 5 тест считается не сданным.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

а) основная литература:

1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа. 2006.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Интеграл - Пресс. 2006.

3. Березин Б.Д., Березин. Д.Б. Курс современной органической химии.- М.: Высш.шк., 2001.-600с.

б) дополнительная литература:

1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2006.

2. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2003.

3. А.А. Петров, Х.В. Бальян, А.Т. Трощенко. Органическая химия. – М.: Высшая школа, 1981.

4. Шаврак Е.И. Учебно-методическое пособие к выполнению индивилуальных заданий и контрольных работ по общей химии. ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.

4. Шаврак Е.И. Лабораторный практикум по химии, ВИТИ НИЯУ МИФИ, г.Волгодонск, 2010г.

в) программное обеспечение и интернет- ресурсы:

1. Электронный учебник по химии. http://www.hemi.nsu.ru/

2. Комплект опорных схем-конспектов к разделу «Закономерности протекания химических реакций» http://dissociation.nm.ru/

3.Критерии протекания окислительно-восстановительных реакций http://som.fio.ru/item.asp?id=10004859

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебная дисциплина обеспечена учебно-методической документацией и материалами. Ее содержание представлено в локальной сети факультета и кафедры и находится в режиме свободного доступа для студентов. Доступ студентов для тренинга по прохождению тестовых заданий и для самостоятельной подготовки осуществляется через компьютеры дисплейного класса (в стандартной комплектации). Для проведения лабораторного практикума имеются специально оборудованные химические лаборатории (аудитории № 203, № 236), оснащенные всеми необходимыми приборами и достаточным запасом химических реактивов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки «Информационные системы и технологии» профиля подготовки бакалавров «Информационные системы и технологии».

Авторы: к.т.н., доцент кафедры инженерной экологии Шаврак Е.И.,к.х.н., доцент кафедры

инженерной экологии Сапельников В.М.

Рецензент_____________________________________________________________________

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт-филиал НИЯУ МИФИ

«УТВЕРЖДАЮ»

Зам.руководителя ВИТИ НИЯУ МИФИ

_________________А.Г. Федотов

«……»___________2011 г.