- •Министерство образования и науки российской федерации пензенский государственный педагогический университет имени в. Г. Белинского
- •Рабочая программа дисциплины Физическая и коллоидная химия
- •Цели и задачи освоения дисциплины
- •Место дисциплины в структуре ооп бакалавриата
- •3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Биоэкология»
- •4. Структура и содержание дисциплины «Физическая и коллоидная химия»
- •4.1. Структура дисциплины
- •4.4. Термодинамика химического равновесия
- •4.5. Адсорбционные равновесия
- •4.6. Фазовые равновесия
- •4.7. Растворы
- •4.8. Химическая кинетика и катализ
- •4.9. Электрохимия
- •5. Образовательные технологии
- •Литература для самостоятельной работы.
- •Методические указания к самостоятельной работе студентов
- •Выполнение и защита мини-проектов (с компьютерной презентацией).
- •6.2. Материалы для проведения текущего, промежуточного и итогового контроля знаний
- •Образец варианта Контрольной работы № 1
- •Образец варианта Контрольной работы № 2
- •Образец варианта Контрольной работы № 3
- •Образец варианта Вопросы к Коллоквиуму № 1
- •Вопросы к Коллоквиуму № 2
- •Вопросы к Коллоквиуму № 3
- •Примерный перечень вопросов к экзамену
- •7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины « Физическая и коллоидная химия»
- •8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Физическая и коллоидная химия»
Место дисциплины в структуре ооп бакалавриата
Дисциплина «Физическая и коллоидная химия» является дисциплиной вариативной части математического естественнонаучного цикла.
Дисциплина «Физическая и коллоидная химия» занимает важное место в системе подготовки специалиста-биоэколога, способного решать задачи, связанные с выбором метода анализа в конкретной ситуации и умением его применить. Изучение данной дисциплины призвано подготовить студента биоэколога работать с основными типами приборов, используемых в анализе, оформлять протоколы анализов, самостоятельно работать с учебной и справочной литературой, осуществлять организацию научно-исследовательской деятельности. Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин профильного цикла: «Биофизика»,»Общая экология»,»Введение в биотехнологию»,»Методов биохимических исследований»,»Спектральных методов исследования биохимии»,»Биохимии питания», дисциплин по выбору вариативной части математического естественнонаучного цикла :»Нанобиотехнологии»,»Радиобиологии»,»Методы оценки состояния окружающей среды»
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Биоэкология»
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО по данному направлению:
Коды компетенции |
Наименование компетенции |
Структурные элементы компетенции (в результате освоения дисциплины обучающийся должен знать, уметь, владеть) |
1 |
2 |
3 |
ОК-6 |
Использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания из области математики и естественных наук, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования. |
Знать: теоретические основы физической химии, основные законы химической термодинамики и кинетики, электрохимии |
Уметь: характеризовать строение, физические и химические свойства веществ на основе законов химической термодинамики, кинетики, работать с лабораторным оборудованием по физической и коллоидной химии: pH-метры, СФ,,КФК и тд. |
||
Владеть: экспериментальными учениями , навыками развития познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей, развития логики и физико-химического мышления; воспитания чувства ответственности за применение полученных знаний, умениями и навыками работы с приборами: pH-метры, СФ , КФК и тд., методикой проведения экспериментальных исследований. |
4. Структура и содержание дисциплины «Физическая и коллоидная химия»
4.1. Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часа.
№ п/п |
Наименование разделов и тем дисциплины |
Семестр |
Недели семестра |
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) |
Формы текущего контроля успеваемости |
|||||||||||||||
Аудиторная работа |
Самостоятельная работа |
|||||||||||||||||||
Всего |
Лекция |
Практические занятия |
Лабораторные занятия |
Всего |
Подготовка к аудиторным занятиям |
Реферат |
Мини-проект |
Подготовка к экзамену |
Собеседование |
Отчёт по лаборатор. работе |
Коллоквиум |
Тест |
Контрольная работа |
Реферат |
Мини-проект |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
|
1. |
Инструктаж по Т/Б. Газовые законы. Л.р.№1 «Определение молярной массы углекислого газа измерением его объема в газообразном состоянии». |
2 |
1 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
2. |
Первый закон термодинамики. Л.р. № 2 «Опрелделение теплоты нейтрализации» |
2 |
2 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
3. |
Термохимия. Л.р.№ 3 «Определение удельной интегральной теплоты растворения соли» |
2 |
3 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
4. |
Второй закон термодинамики. Л.р. № 4 «Химическое равновесие. Направленность химических реакций» |
2 |
4 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
4 |
4 |
|
|
|
|
|
|
5. |
Термодинамический и химический потенциалы. Л.р. № 5 «Определение теплоты нейтрализации» |
2 |
5 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
2 |
|
5 |
5 |
5 |
|
|
|
|
|
6. |
Химическое равновесие. Л.р. № 6 «Гидролиз сложных эфиров в присутствии кислоты» |
2 |
6 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
2 |
|
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
7. |
Смещение химического равновесия. Контрольная работа № 1 |
2 |
7 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
2 |
|
|
7 |
7 |
|
|
7 |
|
|
|
8. |
Фазовые равновесия. Л.р.№ 8 «Изучение кристаллизации веществ из растворов при низких температурах». |
2 |
8 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
2 |
|
8 |
8 |
|
|
|
|
|
|
9. |
Растворы неэлектролитов. Л.р.№9 «Определение растворимости труднорастворимых веществ по электрической проводимости их растворов» |
2 |
9 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
2 |
|
|
9 |
9 |
|
|
|
|
9 |
|
10. |
Растворы электролитов. Электропроводность растворов электролитов. Л.р. №10 «Измерение электропроводности растворов электролитов». |
2 |
10 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
10 |
10 |
10 |
|
|
|
|
|
11. |
Равновесные электродные процессы. Л.р. №11 «Определение молярной массы эквивалента меди электролизом раствора сульфата меди» |
2 |
11 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
11 |
11 |
|
|
|
|
|
|
12. |
Поверхностные явления. Адсорбция. Контрольная работа № 2 Л.р. №12 «Определение зависимости поверхностного натяжения жидкости от температуры» |
2 |
12 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
12 |
12 |
|
|
12 |
|
|
|
13. |
Кинетика необратимых гомогенных реакций. Л.р.№13 «Изучение скорости инверсии сахара» |
2 |
13 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
13 |
13 |
|
|
|
13 |
|
|
14. |
Кинетика сложных реакций. Л.р.№14 «Гидролиз сложных эфиров в присутствии кислоты» |
2 |
14 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
14 |
14 |
|
|
|
|
|
|
15. |
Теории химической кинетики. Л.р.№15 «Фотометрическое изучение кинетики разложения комплексного иона триоксалата марганца» Контрольная работа №3 |
2 |
15 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
15 |
15 |
|
|
15 |
|
|
|
16. |
Кинетика цепных, фотохимических и гетерогенных реакций. Л.р.№16 «Фотохимические реакции комплексных соединений» |
2 |
16 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
16 |
16 |
16 |
|
|
|
|
|
17. |
Теория молекулярных столкновений. Теория активированного комплекса. Л.р.№17 «Разложение H2O2» |
2 |
17 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
17 |
17 |
|
17 |
|
|
|
|
18. |
Катализ. Кинетика ферментативных реакций. |
2 |
18 |
4 |
2 |
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
18 |
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
72 |
36 |
|
36 |
|
18 |
4 |
6 |
8 |
Промежуточная аттестация |
|||||||
Форма |
Семестр |
|||||||||||||||||||
Экзамен |
3 |
|||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
4.2. Содержание дисциплины
4.1. Введение
Предмет и задачи физической химии, ее место в естествознании. Основные этапы развития и современное состояние физической химии. Содержание курса физической химии. Роль физической химии в биотехнологии.
4.2. Краткая характеристика газов
Газовые законы. Уравнение состояния идеального газа. Смесь идеальных газов. Некоторые сведения из кинетической теории газов «для идеальных газов». Законы распределения молекул по энергиям и скоростям. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Уравнение с вириальными коэффициентами.
4.3. Основы химической термодинамики
Предмет термодинамики. Термодинамические системы и их классификации. Термодинамические свойства (параметры). Интенсивные и экстенсивные параметры. Обобщенные координаты и обобщенные силы. Термодинамический процесс.
Термическое равновесие системы. Закон транзитивности теплового равновесия. (Нулевой закон термодинамики). Температура. Температурные шкалы.
Внутренняя энергия. Теплота и работа как формы передачи энергии.
Первый закон термодинамики. Функция состояния. Обмен энергии в форме работы. Работа различного рода. Работа расширения идеального газа. Равновесные, обратимые и неравновесные процессы. Максимальная работа. Процессы при постоянной температуре, объеме, и давлении. Энтальпия. Адиабатный процесс.
Обмен энергии в форме теплоты. Теплоемкость и ее зависимость от температуры. Теория теплоемкости газов и твердых веществ.
Иллюстрации значения первого закона термодинамики для изучения биологических процессов.
Тепловые эффекты химических реакций. Понятие о тепловом эффекте. Стандартные состояния и стандартные теплоты химических реакций. Закон Гесса и его следствия. Термохимические уравнения. Теплоты образования, сгорания, растворения. Зависимость теплового эффекта химических реакций от температуры. Уравнения Кирхгофа. Энергии химических связей.
Второй закон термодинамики и его различные формулировки. Энтропия. Процессы равновесные и неравновесные. Теорема Карно-Клаузиуса и максимальный коэффициент полезного действия. Температура как интегрирующий множитель. Уравнение второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Некомпенсированная теплота Клаузиуса и работа, потерянная в необратимом процессе. Изменение энтропии как критерий возможности самопроизвольного протекания процесса в изолированной системе. Изменение энтропии при химической реакции и фазовых переходах.
Постулат Планка. Вычисление абсолютного значения энтропии. Энтропия и вероятность. Статистическая интерпретация. Уравнение Больцмана.
Термодинамические потенциалы Гиббса и Гельмгольца. Физически смысл энергии Гиббса и Гельмгольца. Стандартные условия термодинамических величин. Условия самопроизвольного протекания процессов.
Характеристические функции и их свойства. Уравнения Гиббса-Гельмгольца. Соотношения Максвелла и их использование для различных термодинамических расчетов.
Изменение термодинамических функций в открытых системах. Химический потенциал. Летучесть реальных газов.
