Химия

Beschreibung: Изучает общетеоретическую базу курса химии и составляет основные понятия и законы химии, учение о строении вещества, термодинамику и энергетику химических реакций. Рассматривает основные химические системы, растворы, роль дисперсных систем в решении инженерно-технических проблем. Изучение курса сопровождается выполнением лабораторных работ, упражнений, решением типовых и творческих задач.

Betrag der Credits: 5

Пререквизиты:

• Математика

Arbeitsintensität der Disziplin:

Komponente: Вузовский компонент

Zyklus: Базовые дисциплины

Цель

• Целью освоения дисциплины «Химия» является приобретение студентами химических знаний и навыков, позволяющих применять их при освоении других дисциплин образовательного цикла и последующей профессиональной деятельности, обеспечение фундаментальной подготовки бакалавров по теоретическим вопросам химии на основе усвоения основных законов, закономерностей протекания химических процессов, экспериментальных методов науки.

Задача

• Для достижения этой цели преподавание дисциплины предполагает: 1. ознакомить студентов с основными понятиями, законами и методами химии как науки, составляющей фундамент всей системы химических знаний; 2. способствовать формированию у студента обобщенных приемов исследовательской деятельности (постановка задачи, теоретическое обоснование и экспериментальная проверка ее решения), научного взгляда на мир в целом; 3. довести до сознания студентов тот факт, что химия является фундаментальной наукой и мощным инструментом исследования и познания процессов, происходящих в окружающем нас мире и внутри нас; 4. развить у студентов профессиональное химическое мышление, чтобы будущий бакалавр смог переносить общие методы научной работы в работу по специальности; 5. обеспечить возможность овладения студентами совокупностью химических знаний и умений, соответствующих уровню бакалавра по соответствующему профилю. Теоретическая часть дисциплины излагается в лекционном курсе. Полученные знания закрепляются на практических и лабораторных занятиях. Самостоятельная работа предусматривает работу с учебниками и учебными пособиями, подготовку к практическим и лабораторным занятиям, выполнение домашних заданий, подготовку к контрольным работам и коллоквиумам.

Результат обучения: знание и понимание

• Обучающиеся должны знать: - содержание основных разделов, составляющих теоретические основы химии как системы знаний о веществах и химических процессах; - учение о строении вещества, электронное строение атомов и Периодический закон Д.И.Менделеева, принципы построения периодической системы элементов, основы теории химической связи и строения молекул; - химические свойства элементов различных групп Периодической системы и их важнейших соединений и свойства координационных соединений; - учение о направлении химического процесса (химическая термодинамика); - учение о скорости химического процесса (химическая кинетика) и химическом равновесии; - классификацию и условия протекания реакций в водных растворах без изменения и с изменением степеней окисления элементов.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• - использовать знания, накопленные при изучении курса «Химия», для понимания свойств веществ и материалов, а также сущности явлений и химических процессов, протекающих в окружающем нас мире; - записывать стехиометрические, ионные, окислительно-восстановительные, термохимические и кинетические уравнения реакций; - проводить расчеты по уравнениям химических реакций на основе законов стехиометрии с использованием основных понятий и физических величин; - определять тип химической реакции по различным признакам классификации, возможность, скорость и глубину ее протекания; - характеризовать влияние различных факторов на скорость реакции и смещение химического равновесия в гомогенных и гетерогенных системах; - предсказывать окислительно-восстановительные свойства простых и сложных веществ на основе электронного строения атомов или ионов, входящих в их состав; - использовать основные химические законы, термодинамические справочные данные и количественные соотношения неорганической химии для решения профессиональных задач.

Результат обучения: формирование суждений

• - владеть теоретическими методами описания свойств простых и сложных соединений веществ на основе электронного строения их атомов и положения в Периодической системе химических элементов; - владеть экспериментальными методами определения физико-химических свойств неорганических и органических соединений; - уметь творчески анализировать теоретические концепции и фактический материал химии; - уметь пользоваться справочной и научно-технической литературой, при подготовке к лабораторным, курсовым работам и написанию рефератов; - владеть основными навыками техники химического эксперимента: измельчение, растворение, нагревание, выпаривание, прокаливание, фильтрование, получение газов и приемы работы с ними, приготовление растворов различными способами и т.д.; - собирать простейшие установки для проведения химического эксперимента.

Результат обучения: коммуникативные способности

• - владеть обобщенными приемами исследовательской деятельности (постановка задачи в лабораторной работе или отдельном опыте, теоретическое обоснование и экспериментальная проверка ее решения); - владеть элементарными приемами работы в химической лаборатории и навыками обращения с веществом; - владеть общими правилами техники безопасности при обращении с химической посудой, лабораторным оборудованием и химическими реактивами; - владеть основными методами, способами и средствами получения, накопления и переработки информации; - уметь грамотно пояснять и оформлять результаты эксперимента.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• В процессе освоения дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие общепрофессиональные компетенции: - владеет целостной системой научных знаний об окружающем мире, способностью ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры; - способен на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеет навыками самостоятельной работы; - способен к приобретению с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий; - способен самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля, выстраивания и реализацию перспективных линий интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования, способен с помощью коллег критически оценить свои достоинства и недостатки с необходимыми выводами; - способен к целенаправленному применению базовых знаний в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности; - обладает достаточными для профессиональной деятельности навыками работы с персональным компьютером; - умеет принимать нестандартные решения; - владеет теорией и навыками практической работы; - умеет анализировать научную литературу с целью выбора направления исследования по предлагаемой теме; - способен анализировать полученные результаты, делать необходимые выводы и формулировать предложения; - умеет представлять полученные в исследованиях результаты в виде отчетов.

Lehrmethoden

1) Технологии традиционной учебной деятельности (лекционно-семинарская). Установочные (вводные) и обобщающие лекции, лекции проблемного характера, лекция с заранее запланированными ошибками. 2) Технологии квази-профессиональной деятельности. 3) Технологии учебно-профессиональной деятельности. 4) Технология проблемного обучения. 5) Технологии развивающего обучения. 6) Технология дифференцированного обучения. 7) Технология деловой игры.

Темы лекционных занятий

• Тема 1. Основы атомно-молекулярного учения. Формы движения материи. Особенность химической формы движения. Предмет и методы химии. Основные понятия химии. Основные законы химии: закон сохранения массы веществ, закон постоянства состава, закон кратных отношений, закон объемных отношений, закон эквивалентов. Газовые законы.
• Тема 2. Строение атома и периодический закон. Состояние электрона в атоме. Атомные орбитали. Энергетические уровни. Квантовые числа. Состояние электрона в многоэлектронных атомах. Принцип Паули. Правило Гунда. Правила Клечковского. Основное и возбужденное состояние атома. Периодический закон Д.И. Менделеева и строение атома. Современная интерпретация ПЗ. Виды периодичности.
• Тема 3. Химическая связь. Виды химической связи. Основные характеристики химической связи: энергия, длина, направленность. Свойства ковалентной связи: полярная, неполярная, - и - связи, насыщаемость, направленность, кратность, поляризуемость. Гибридизация АО. Метод ВС. Химическая связь в многоатомных молекулах. Многоцентровые связи. Ионная связь. Химическая связь и типы кристаллов. Связь в металлах полупроводниках и диэлектриках. Межмолекулярное взаимодействия.
• Тема 4. Основные закономерности протекания химических реакций. Энергетические характеристики химических реакций. Термохимия. Первое начало термодинамики. Энтальпия процесса. Законы Гесса и Лавуазье-Лапласа. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии вещества. Энтропия процесса. Термодинамический критерий самопроизвольного протекания химической реакции. Энергия Гиббса. Кинетика и механизмы хим. реакции. Скорость химический реакции и факторы ее определяющие. Порядок и молекулярность реакции. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Химическое равновесие. Константа химического равновесия, различные способы ее выражения, связь с энергией Гиббса. Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателье.
• Тема 5. Общие свойства растворов. Растворы. Общие свойства растворов – диффузия и осмос. Жидкие растворы. Растворимость. Кривые растворимости. Давление и состав пара над раствором. Закон Рауля. Кристаллизация и кипение раствора. Криоскопия и эбулиоскопия. Взаимодействие растворенного вещества и растворителя. Сольватация. Способы выражения концентрации растворов.
• Тема 6. Водные растворы электролитов. Вода как ионизирующий растворитель. Электронное строение и структура молекулы воды. Структура жидкой и твердой воды, водородные связи. Ионное произведение воды, водородный показатель. Электролитическая диссоциация растворенных веществ. Природа растворов электролитов. Константа и степень диссоциации. Закон разбавления Оствальда.
• Тема 7. Обменные реакции в растворах электролитов. Равновесие в насыщенных растворах малорастворимых электролитов. Константа растворимости. Условия образования и растворения осадка. Теории кислот и оснований. Роль растворителя в кислотно-основном взаимодействии. Гидролиз. Механизм гидролиза. Степень и константа гидролиза. Ступенчатый характер гидролиза.
• Тема 8. Комплексные соединения. Внутренняя и внешняя сфера. Классификация комплексных соединений. Лиганды. Дентантность лигандов. Координационное число. Номенклатура комплексных соединений.
• Тема 9. Окислительно-восстановительные реакции в водных растворах. Важнейшие окислители и восстановители. Типы ОВР. Количественные характеристики ОВР переходов. Электродные потенциалы металлов. Гальванический элемент. Водородный электрод и водородный нуль отсчета потенциалов. Стандартные условия и стандартный потенциал полуреакций. Окислительно-восстановительные равновесия в растворах. Уравнение Нернста. Влияние рН на величину восстановительного потенциала. Электролиз растворов и расплавов. Электрохимическая коррозия металлов.

Основная литература

• 1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высш. Шк., 2009. – 743 с. 2. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.- М.: Высш. Шк., 1997.–527 с. 3. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. – 4-е изд. – М.: Химия., 2000. – 592 с. 4. Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия. Часть 1. – М.: Изд-во МГУ, 1994. – 624 с. 5. Беремжанов Б.А., Нурахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы: Мектеп, 1993. – 678 б. 6. Ахметов Н.С., Азизова М.К., Бадыгина Л.И. Лабораторные и семинарские занятия по общей и неорганической химии, М.: Изд-во «Академия», 1999 – 368 с. 7. Практикум по неорганической химии. Учебное пособие./ под ред. В.И. Спицына, - М.: Изд-во МГУ, 1984 – 288 с. 8. Лидин Р.А., Аликберова Л.Ю., Логинова Г.П. Неорганическая химия в вопросах. – М.: Химия, 1991. – 256 с. 9. Зайцев О.С. Задачи и вопросы по химии. Учебн. Пособие для Вузов. – М.: Химия. – 1985. 10. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.А. Химические свойства неорганических веществ. – М.: Химия, 1997. – 480 с.

Дополнительная литература

• 11. Глинка Н.Л. Общая химия./ под ред. А.И. Ермакова. – 28-е изд., перераб. И доп. – М.: Интеграл – Пресс, 2000. – 7287- с. 12. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.А., Цветков А.А. Основы номенклатуры неорганических веществ. – М.: Химия, 1983. – 112 с. 13. Любимова Н.Б. Вопросы и задачи по общей и неорганической химии. – М.: Высш. шк., 1990. –351 с. 14. Полторак О.Н., Ковба Л.М. Физико-химические основы неорганической химии: Учебн. Пособие. М.: МГУ, 1984. – 284 с. 15. Воробьева О.И., Лавут Е.А., Тамм Н.С. Вопросы, упражнения и задачи по неорганической химии: Учебн. Пособие. М.: МГУ, 1985. – 175 с. 16. Мартыненко Л.И., Спицын В.И. Методические аспекты курса неорганической химии. М.: МГУ, 1983. – 185 с. 17. Зайцев О.С. Неорганическая химия (Теоретические основы. Углубленный курс). – М.: Просвещение, 1997. – 320 с. 18. Спицын В.И., Мартыненко Л.И. Неорганическая химия. Часть 1. – М.: Изд-во МГУ, 1991. – 480 с. 19. Суворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. – 4-е изд. испр. – СПб.: Химиздат, 2000. – 624 с. 20. Степин Б.Д. Цветков А.А. неорганическая химия. – М.: Высш. Шк., 1994. – 608 с. 21. Хьюи Дж. Неорганическая химия. – М.: Химия, 1987. – 696 с. 22. Дей К., Селбин Д. Теоретическая неорганическая химия. – М.: Химия, 1976. – 568 с. 23. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. В 3-х томах. – М.: Мир, 1975. 24. Слейбо У., Персон Т. Общая химия. – М.: Мир, 1979. – 550 с. 25. Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии. В 2-х томах. – М.: Мир, 1983. 26. Браун Т., Лемей Г. Химия в центре наук. В 2-х томах. М.: Мир, 1983. 27. Кемпбелл Дж. Современная общая химия. В 3- томах. – М.: Мир, 1975. 28. Анорганикум/ под ред. Л.Кольдица. В 2-х томах. – М.: мир, 1984. 29. Химия и периодическая таблица / под ред. К.Сайто. – М.: Мир, 1982. – 320 с. 30. Общая химия/ под ред. Е.М. Соколовской, Л.С. Гузея. – М.: Изд-во МГУ, 1989. – 640 с. 31. Зайцев О.С. Познавательные задачи по общей химии. – М.: Изд-во МГУ, 1982. – 183 с. 32. Новиков Г.И. Основы общей химии. Учебн. Пособие. – М.: Высш. Шк., 1988. 33. Кудрявцев А.А. Составление химических уравнений. – М.: Высш. Шк., 1991.