Курсовой проект (работа)




Скачать 397.67 Kb.
НазваниеКурсовой проект (работа)
страница1/3
Дата27.09.2012
Размер397.67 Kb.
ТипКурсовой проект
  1   2   3


Белорусский государственный университет


УТВЕРЖДАЮ

Декан химического факультета

________________ В.В. Паньков

(подпись)

____________________

(дата утверждения)

Регистрационный № УД-______/р.


ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Учебная программа для специальности

1-31 05 01 Химия

Направление специальности:

1-31 05 01-05 Радиационная, химическая и биологическая защита


Факультет химический

(название факультета)

Кафедра физической химии

(название кафедры)

Курс (курсы) третий

Семестр (семестры) пятый, шестой

Лекции 110 Экзамен пятый, шестой

(количество часов) (семестр)

Практические (семинарские)

занятия 42 Зачет пятый, шестой

(количество часов) (семестр)

Лабораторные

занятия 120 Курсовой проект (работа) пятый

(количество часов) (семестр)

Всего аудиторных

часов по дисциплине 272

(количество часов)

Всего часов Форма получения

по дисциплине 438 высшего образования очная

(количество часов)


2010 г.


Учебная программа составлена на основе типовой учебной программы «Физическая и коллоидная химия» для высших учебных заведений по специальности 1-31 05 01 Химия (направление 1-31 05 01-05 Радиационная, химическая и биологическая защита).  Минск


Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры

физической химии

(название кафедры)

протокол № 6 от 30 декабря 2009 г.

(дата, номер протокола)


Заведующий кафедрой, профессор


________________ В.В. Паньков

(подпись) (И.О.Фамилия)


Одобрена и рекомендована к утверждению учебно-методической комиссией химического факультета Белгосуниверситета


протокол № 2 от 4 февраля 2010 г.

(дата, номер протокола)


Председатель, профессор

________________ В.В. Паньков

(подпись) (И.О.Фамилия)


1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1. Характеристика учебной дисциплины, ее роль и место в системе подготовки специалистов, цели и задачи, связь с другими дисциплинами учебного плана

Цель преподавания курса физической и коллоидной химии – на основе теоретического аппарата и экспериментальных методов показать взаимосвязь физических и химических явлений в макроскопических системах, ознакомить студентов с основами учения о дисперсном состоянии вещества, особых свойствах поверхностных слоев и поверхностных явлений в дисперсных системах.

Курс дает четкое представление о фундаментальных теоретических и экспериментальных основах этой обширной области знаний в ее современном состоянии. Особое внимание в курсе уделяется универсальному значению дисперсного состояния и роли размерного эффекта в физикохимии дисперсных систем. Кроме того предполагается показать большое значение физической и коллоидной химии для развития как химии, так и других естественных наук: биологии, экологии, медицины, геологии, метеорологии и др., а также ее многочисленных приложений в военном деле, технике, сельском хозяйстве.


Задачи изучения дисциплины:

  1. Получение студентами фундаментальных физико-химических знаний, необходимых для последующего освоения общепрофессиональных дисциплин и дисциплин специализации;

  2. Получение студентами представлений о методах физической и коллоидной химии, которые позволяют изучать и количественно характеризовать реальные объекты.

  3. Формирование у студентов коллоидно-химического восприятия окружающего мира, основанного на знании универсальности коллоидного состояния вещества, молекулярного механизма коллоидных процессов.

  4. Знакомство студентов с важнейшими закономерностями, которым подчиняется поведение гетерогенных и микрогетерогенных дисперсных систем и поверхностные явления в них.

  5. Выработка у будущих специалистов грамотного подхода к решению теоретических и практических задач, умелому выбору экспериментальных физико-химических методов исследований, способам обработки полученных результатов измерений, их представлению и использованию для достижения конкретных практических целей.


Курс особенно важен для химика, обучающегося по направлению «радиационная, химическая и биологическая защита», поскольку оно предполагает овладение процессами, связанными с адсорбций, экстракцией, фильтрацией, диализом, осмосом, диффузией, коагуляцией, смачиванием, растеканием и другими явлениями, закономерности которых изучаются в рамках физической и коллоидной химии. С целью предсказания хода физико-химических процессов и их конечных результатов физическая химия исследует строение и свойства индивидуальных веществ и их смесей, законы протекания химических и фазовых превращений, условия достижения состояний химического и фазового равновесия, энергетические эффекты, сопровождающие физико-химические превращения, кинетические особенности процессов, электрохимические явления. Эта информация дает возможность планировать и целенаправленно управлять физико-химическими процессами, обеспечивать оптимальные условия их проведения, разрабатывать и внедрять современные энергоэффективные технологии на основе возобновляемых и экологически чистых источников энергии, получать продукцию с требуемыми свойствами, выполнять нормы и требования охраны окружающей среды от вредных промышленных загрязнений, совершенствовать старые и разрабатывать новые методы радиационной, химической и биологической защиты.

Темы «Оптические свойства дисперсных систем», «Аэрозоли, пены, эмульсии», предназначены для самостоятельного изучения. Темы «Основы физико-химической механики», «Лиофильные дисперсные системы», «Коллоидно-химические основы охраны окружающей среды» рассматриваются на семинарских занятиях.


Дисциплина «Физическая и коллоидная химия» неразрывно связана с дисциплинами «Физика» (разделы: молекулярно-кинетическая теория газов, теория жидкого и твердого состояния, электричество и др.), «Высшая математика» (разделы: методы дифференциального и интегрального исчислений, методы решения дифференциальных уравнений, основы математического анализа и теории вероятности и др.), «Общая химия», «Неорганическая химия», «Аналитическая химия», «Основы информационных технологий», а также другими дисциплинами направления «радиационная, химическая и биологическая защита».


1.2. Требования к освоению дисциплины в соответствии с образовательными стандартами

Образовательный стандарт высшего образования Республики Беларусь специальности 1-31 05 01 Химия (по направлению 1-31 05 01-05 Радиационная, химическая и биологическая защита) предусматривает, что выпускник, усвоивший дисциплину «Физическая и коллоидная химия», должен

знать:

– основные задачи, положения, постулаты и законы физической химии, их обоснование;

– границы применимости основных законов физической химии, идеализированных моделей и схем;

– условия, необходимые для протекания химических процессов, и факторы, определяющие их направление и скорость;

– основные характеристики и особенности коллоидного состояния вещества, методы получения и очистки дисперсных систем;

– теоретические особенности диффузии, броуновского движения, седиментации и седиментационно-диффузионного равновесия;

– оптические, электрические и реологические свойства дисперсных систем;

– основы теории устойчивости дисперсных систем;

– основы таких дисперсных систем, как золи, суспензии, эмульсии, пены аэрозоли;

– новейшие достижения в области коллоидной химии и перспективы их использования для получения новых материалов;


уметь:

– обработать и проанализировать результаты физико-химического эксперимента;

– использовать экспериментальные методы коллоидной химии для изучения и количественной характеристики дисперсных систем;

– использовать основы учения о дисперсном состоянии вещества, особых свойств поверхностных слоев и поверхностных явлений для объяснения поведения дисперсных систем в научных исследованиях и технологических процессах.


1.3. Распределение аудиторного времени по семестрам и видам занятий

Образовательным стандартом и типовой учебной программой на изучение дисциплины «Физическая и коллоидная химия» для специальности 1-31 05 01 Химия (по направлению 1-31 05 01-05 Радиационная, химическая и биологическая защита) предусматривается следующий объем часов:


Всего

часов

Аудиторных часов

Лекции

Лабораторные занятия

Практические занятия

5 семестр:

192

105

46

42

16

6 семестр:

246

168

64

78

26

Всего:

438

272

110

120

42


2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА


Введение

Предмет, задачи, методы и разделы физической и коллоидной химии. Физическая химия как теоретическая основа современной химии. Коллоидная химия как наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях (как физико-химия реальных тел). Основные этапы развития физической и коллоидной химии.


I. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

I-1. Химическая термодинамика

I-1.1. Основные понятия, определения и постулаты химической термодинамики. Первый закон термодинамики. Термохимия.

Предмет и методы исследования термодинамики. Термодинамический и статистический методы исследования. Термодинамическая система и окружающая среда. Типы термодинамических систем: изолированные, закрытые, адиабатически изолированные, замкнутые, открытые. Равновесное состояние системы. Стационарное состояние системы.

Параметры состояния системы: внешние и внутренние, интенсивные и экстенсивные. Независимые параметры и функции. Основные параметры. Функции состояния и функции процесса, их математическое описание. Термодинамические процессы: равновесные, неравновесные, обратимые, необратимые, циклические. Характеристики равновесных и обратимых процессов.

Исходные постулаты термодинамики. Постулат о термодинамическом равновесии (исходное положение термодинамики). Постулат о существовании температуры (нулевой закон термодинамики). Внутренняя энергия системы, теплота, работа, их определение, единицы измерения. Правила выбора знаков теплоты и работы.

Первый закон термодинамики, его формулировки. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Виды работы, потерянная работа. Работа расширения идеальных и реальных газов в различных обратимых и необратимых процессах. Энтальпия. Средняя и истинная теплоемкость, их связь. Пределы изменения теплоемкости. Соотношения между СР и СV. Классическая теория теплоемкости идеального газа. Эмпирические правила для теплоемкости твердых тел Дюлонга и Пти, Коппа и Неймана. Теплоемкость газов и жидкостей.

Термохимия. Теплота и тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса и следствия из него. Стандартное состояние и стандартные условия, базисные температуры. Выбор стандартного состояния газов и конденсированных фаз. Стандартные энтальпии образования химических соединений, нуль отсчета. Стандартная энтальпия образования элементов. Стандартные теплоты сгорания и их определения. Стандартные энтальпии химических реакций.


I-1.2. Второй закон термодинамики и его приложения. Фундаментальные уравнения термодинамики.

Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы. Направление самопроизвольных процессов и диссипация энергии. Энтропия как мера необратимого рассеяния энергии. Формулировки второго закона термодинамики Клаузиуса, Томсона, Томсона-Оствальда. Вечный двигатель второго рода. Формулировка второго закона в химической термодинамике. Энтропия и приведенная теплота. Неравенство Клаузиуса. Второй закон термодинамики как закон о неубывании энтропии в изолированной системе. Обоснование существования энтропии как функции состояния системы. Принцип адиабатической недостижимости Каратеодори. Статистический характер второго закона термодинамики, формула Больцмана. Математическая запись второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Абсолютная температура. Температурные шкалы. Вычисление изменения энтропии в различных обратимых и необратимых процессах. Энтропия идеального газа, энтропийная газовая постоянная. Изменение энтропии при изобарно-изотермическом смешении идеальных газов, парадокс Гиббса. Третий закон термодинамики, постулат Планка, остаточная энтропия. Абсолютные энтропии веществ. Значения энтропии веществ в стандартных условиях, их вычисления, эмпирические соотношения для оценки энтропии в стандартных условиях. Вычисление изменения энтропии в химических реакциях.

Фундаментальные уравнения термодинамики. Характеристические функции. Фундаментальное уравнение термодинамики (уравнение Гиббса) для простых и сложных систем. Независимые переменные фундаментального уравнения термодинамики, их характеристики. Функции состояния энтальпия, энергия Гельмгольца, энергия Гиббса. Характеристические функции и их свойства. Внутренняя энергия как термодинамический потенциал. Энтальпия простых и сложных систем. Вычисление изменения энтальпии как функции температуры и давления. Энтальпии фазовых переходов. Энтальпия как характеристическая функция и термодинамический потенциал. Энергия Гельмгольца и направление самопроизвольного процесса. Связь энергии Гельмгольца с внутренней энергией, другими термодинамическими функциями и максимальной работой. Энергия Гиббса как термодинамический потенциал и характеристическая функция. Связь энергии Гиббса с максимальной полезной работой. Характеристические функции идеального газа. Общие условия равновесия изолированных и закрытых систем и критерии самопроизвольного протекания процессов, выраженные через характеристические функции. Уравнение Гиббса-Гельмгольца в дифференциальной и интегральной форме, его роль в химии. Работа и теплота обратимых и необратимых процессов.

Условия равновесия в однокомпонентных гетерогенных системах. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона. Фазовые переходы I и II рода. Плавление, испарение, сублимация. Зависимость температуры плавления от внешнего давления. Энтропия плавления. Зависимость давления насыщенного пара вещества от температуры. Правила Трутона и Гильдебрандта.


I-1.3. Термодинамика растворов и гетерогенных систем.

Фундаментальные уравнения термодинамики для открытых систем. Внутренняя энергия и другие термодинамические потенциалы открытых систем. Химический потенциал. Химический потенциал и энергия Гиббса индивидуальных веществ. Химический потенциал идеального газа. Уравнения Гиббса-Дюгема для различных термодинамических функций. Парциальные молярные величины и их определение. Соотношения между парциальными молярными и интегральными величинами. Методы вычисления парциальных молярных величин. Химический потенциал компонента в смеси идеальных газов. Закон Дальтона для смеси идеальных газов. Функции смешения идеальных газов.

Растворы. Определение понятия «раствор». Классификация растворов. Специфика растворов, роль межмолекулярного и химического взаимодействий, понятие о сольватации. Термодинамические условия образования растворов. Закон Рауля, идеальные растворы и их определение. Закон Генри. Растворимость газов в жидкостях. Состав насыщенного пара над идеальным раствором. Общее давление насыщенного пара идеального раствора как функция состава раствора и состава насыщенного пара. Диаграммы равновесия «жидкость – пар», правило рычага. Температура кипения идеальных растворов, физико-химические основы перегонки растворов. Неидеальные растворы, виды отклонений от закона Рауля, энергия взаимообмена и размерный фактор. Различные виды диаграмм равновесия. Законы Гиббса-Коновалова, азеотропные растворы. Ограниченная растворимость жидкостей. Равновесие «пар − жидкий раствор» в системах с ограниченной взаимной растворимостью и полной взаимной нерастворимостью жидкостей. Химический потенциал компонента в идеальном, предельно разбавленном и реальном растворах. Активность, методы определения активностей и коэффициентов активностей. Растворимость в идеальных и предельно разбавленных растворах. Уравнение растворимости Шредера. Коллигативные свойства растворов. Криоскопия, криоскопическая константа растворителей, изотонический коэффициент Вант-Гоффа, практическое использование криоскопии. Эбулиоскопия. Осмотические явления. Уравнение Вант-Гоффа, его термодинамический вывод и область применимости.

Гетерогенные фазовые равновесия. Условия равновесия в многокомпонентных гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса и его вывод. Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния воды, серы, фосфора, углерода. Энантиотропные и монотропные превращения. Двухкомпонентные системы и их анализ на основе правила фаз. Двухкомпонентные системы с одной фазой переменного состава: с химическими соединениями, плавящимися конгруэнтно и инконгруэнтно. Эвтектические и перитектические точки. Твердые растворы, условия их образования. Трехкомпонентные системы. Графическое изображение состава трехкомпонентной системы, треугольник Гиббса-Розебума.


I-1.4. Химическое равновесие.

Условия химического равновесия. Закон действующих масс. Термодинамическая константа равновесия, другие виды констант равновесия и связь между ними. Уравнение изотермы химической реакции Вант-Гоффа. Стандартная энергия Гиббса химической реакции и ее связь с термодинамической константой равновесия. Химические равновесия в гетерогенных системах и растворах. Принцип смещения равновесия ле Шателье−Брауна. Зависимость констант равновесия от температуры. Уравнения изобары и изохоры реакции. Влияние давление на химические равновесия. Расчет константы равновесия химических реакций с использованием таблиц стандартных значений термодинамических функций. Расчеты выхода продуктов химических реакций различных типов. Тепловая теорема Нернста, следствия. Химические равновесия в реальных газовых системах. Фугитивность (летучесть), методы ее вычисления.

  1   2   3

Похожие:

Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект 48 ч зачет экзамен Самостоятельная работа 116 ч Курсовой проект: «Оптимальное планирование закупок при случайном спросе на товары»
Курсовой проект: «Оптимальное планирование закупок при случайном спросе на товары»
Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект по учебной дисциплине «Микропроцессорные средства» на тему «Система охранной сигнализации стационарного промышленного объекта»
Курсовой проект состоит из 40 страниц, содержит 1 таблицу, 7 формул и 16 рисунков. Использовано 13 источников
Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект на тему: проектирование бытовых машин и приборов
Данный курсовой проект заключается в проектировании холодильника и рассмотрении электрического узла его. В данном проекте использовали...
Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект (работа)

Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект (работа)

Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект (работа)

Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект (работа)

Курсовой проект (работа) iconКонтрольная работа; курсовой проект (работа)

Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект Курсовая работа
Государственное образовательное автономное учреждение высшего профессионального образования
Курсовой проект (работа) iconКурсовой проект по дисциплине "Организация эвм, комплексов и систем"
Поэтому задание на курсовой проект построено так, что для работы над ним требуется привлечение знаний и данного курса и ранее изученных...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница