2320

УДК 54

Ткачева, О.А. Химия [Текст] : методические указания для аудиторной и самостоятельной работы студентов по направлению 280705.65 – Пожарная безопасность / О.А. Ткачева; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 24 с.

Рецензент доктор химических наук, профессор кафедры физической и аналитической химии Воронежского государственного университета инженерных технологий П.Т. Суханов

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:

освоить основные понятия, законы и модели химических систем, реакционной способности веществ;

иметь представления о термодинамической возможности протекания химических реакций, об изменениях во времени химических процессов при изучении химической кинетики;

ознакомиться со свойствами неэлектролитов и электролитов;

иметь представление об окислительно-восстановительных реакциях, электрохимических и коррозионных процессах;

ознакомиться с химической идентификацией вещества, инструментальными методами анализа

иметь представления о новейших теоретических открытиях в химических науках и перспективах для их практического использования;

1.3. Дисциплина «Химия» относится к математическому и естественнонаучному циклу, индекс по учебному плану ЕН.Ф.04.

2. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

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

–способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико-математический аппарат;

–готовностью к саморазвитию, самообразованию;

–способностью оценить риск и определить меры по обеспечению безопасности разрабатываемой техники и проводимого эксперимента;

–умением проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой

ианализом результатов.

2.2. В результате освоения дисциплины студент должен:

знать:

– основные положения современной теории строения атома, периодический закон, его использование в предсказании свойств элементов и соединений; теорию химической связи, природу и свойства химической связи в раз-

личных классах соединений;

методы математического описания термодинамики и кинетики химических реакций;

основные соединения элементов и их химические превращения, основные классы неорганических и органических соединений;

особые свойства и закономерности поведения дисперсных систем;

методы описания равновесий в растворах электролитов;

основные процессы, протекающие в электрохимических системах, процессы коррозии и методы борьбы с коррозией;

особенности, строение и свойства органических и высокомолекулярных соединений,

методы химической идентификации веществ, качественный и количественный анализ;

основные принципы охраны окружающей среды;

уметь:

–проводить расчеты концентрации растворов различных соединений;

–определять термодинамические характеристики реакций и возможные направления химических взаимодействий;

–работать с учебной и научной литературой;

–самостоятельно анализировать, обобщать и делать выводы из полученных на лабораторных занятиях результатов;

–работать как в составе группы, так и индивидуально;

владеть:

–навыками выполнения основных химических лабораторных операций;

–методами определения pH и концентраций в растворах;

–методами теоретического и экспериментального исследования в химии

иметодами оценки численных величин в химических процессах.

3. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Разделы дисциплины и виды занятий

В таблице 2 представлены основные разделы дисциплины «Химия» и трудоемкость в часах по различным видам работ.

Таблица 2

4.2 Содержание разделов дисциплины

Химия, ч.1 ОБЩАЯ ХИМИЯ

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. Понятие о наносистемах и нанотехнологиях. Химия и охрана окружающей среды.

Раздел 2. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Химическая термодинамика. Энергетика химических процессов. Элементы термохимии. Закон Гесса и следствия из него. Закон Лавуазье-Лапласа. Основные термодинамические функции. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Стандартная энтальпия образования. Понятие об энтропии. Второй закон термодинамики. Изобарно-изотермический потенциал (свободная энергия Гиббса). Условия самопроизвольного протекания химических процессов.

Химическая кинетика. Скорость химических реакций и методы ее регулирования. Зависимость скорости химической реакции от концентрации. Закон действия масс. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило ВантГоффа. 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. Принцип Ле-Шателье.

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, ее свойства. Метод валентных связей. Образование, особенности и свойства ионной связи. Металлическая связь и ее особенности. Основные виды взаимодействия молекул. Водородная связь и ее свойства. Комплементарность.

Раздел 4. РАСТВОРЫ

Растворы. Общие понятия о растворах. Классификация растворов. Дисперсные системы. Понятие о коллоидных растворах. Термодинамика растворения. Свойства растворов 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. Изотонический коэффициент. Электролитическая диссоциация. Количественные показатели диссоциации: степень диссоциации, константа диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Индикаторы. Гидролиз солей. Типичные случаи гидролиза солей. Константа и степень гидролиза. Произведение растворимости.

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, их классификация. Понятие об электродных потенциалах. Стандартный водородный электрод и водородная шкала потенциалов. Потенциалы металлических электродов. Уравнение Нернста. Гальванические элементы. ЭДС и ее измерение. Электролиз. Электролиз с нерастворимыми и растворимыми анодами. Законы Фарадея. Практическое применение электролиза.

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

Химия, ч.2 ХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ И ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Введение. Предмет органической химии и ее связь с другими науками. Теоретические представления в органической химии. Классификация органических соединений и химических реакций.

Раздел 2. АЛИФАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Номенклатура, строение, изомерия, физические и химические свойства алканов, алкенов, алкадиенов и алкинов.

Раздел 3. АЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Номенклатура, особенности строения, изомерия, физические и химические свойства, а также отдельные представители и области использования алициклических и ароматических углеводородов. Правила ориентации в бензольном кольце.

Раздел 4. КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Номенклатура, особенности строения, изомерия, физические и химические свойства, а также отдельные представители и области использования спиртов, фенолов, альдегидов, кетонов, карбоновых кислот и их производных.

Раздел 5. УГЛЕВОДЫ

Номенклатура, особенности строения, изомерия, физические и химические свойства, а также отдельные представители и области использования моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.

Раздел 6. АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Номенклатура, особенности строения, изомерия, физические и химические свойства, а также отдельные представители и области использования аминов и аминокислот. Белки. Нуклеиновые кислоты.

Раздел 7. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Предмет химии ВМС. Общие понятия о ВМС. Классификация полимеров. Особенности строения полимеров и отличие их от низкомолекулярных веществ.

Методы получения полимеров. Растворы высокомолекулярных соединений. Химические превращения полимеров. Методы определения молекулярной массы полимеров. Полимерные композиционные материалы.

Раздел 8. ХИМИЯ ДРЕВЕСИНЫ

Основные компоненты древесины: целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин, экстрактивные вещества древесины. Общие сведения, классификация, свойства и области использования древесины и ее компонентов.

Раздел 9. ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Предмет аналитической химии. Процесс анализа: пробоотбор, пробоподготовка, измерение, обработка результатов. Аналитические реакции.

Качественный анализ. Методы количественного анализа.

5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ