Файл: химия.doc

Дисциплина "Химия" входит в блок естественнонаучных дисциплин учебного плана. Курс химии основан на материале, предусмотренном программой средней школы.

Цели преподавания дисциплин

Предлагаемый курс химии включает те разделы, знание которых потребуется специалистам в будущей научной и производственной деятельности: рассмотрено строение веществ, взаимосвязь между его строением и свойствами, рассмотрены основные закономерности протекания химических процессов, процессы, лежащие в основе производств, очистки веществ, в анализе качественного и количественного составов веществ.

Требования к уровню усвоения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представления:

- о закономерностях протекания, возможностях регулирования процессов, лежащих в основе взаимодействия веществ и их превращений;

- о токсичности веществ, о безопасной работе с химическими реагентами;

- о возможности использования знаний по химии в будущей производственной и научной деятельности.

знать:

- основные законы и понятия химии, объяснять на их основе явления, наблюдающиеся в природных и технических системах;

-химические системы: дисперсные, растворы, электрохимические, каталитические;

- энергетику и кинетику химических процессов, колебательные реакции;

- кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства веществ;

- химическая связь в веществах, комплементарность;

-методы химической идентификации веществ: качественный и количественный анализ, аналитический сигнал;

- основы органической химии, свойства полимеров и биополимеров.

уметь:

- самостоятельно работать с учебной и справочной литературой по химии;

-владеть основными приемами и техникой выполнения эксперимента;

-устанавливать связь между строением атомов, химической связью в молекулах, строением и свойствами веществ;

- прогнозировать возможность самопроизвольных процессов в различных системах;

-обрабатывать, анализировать и обобщать результаты наблюдений и измерений, полученных в результате химического эксперимента;

- применять полученные знания в будущей практической деятельности.

Взаимосвязь с другими дисциплинами

Химия - одна из фундаментальных естественных наук, наиболее близкая к проблемам окружающей среды.

Для формирования экологических и технологических знаний специалистов в данном курсе химии показана связь её с экологией, биологией, геологией и другими науками при решении проблем , связанных с окружающей средой.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Содержание теоретических занятий

Данная программа составлена на основе требований к обязательному курсу содержания и уровня подготовки выпускников изложенному в государственном образовательном стандарте подготовки специалиста технических специальностей.

1 Химия как одна из наук о природе

Место химии в системе естественных наук, её роль в различных сферах производства и технологических процессах.

Основные понятия и законы химии: моль, молярная масса, химический эквивалент, закон кратных отношений, постоянства состава, закон эквивалентов, закон Авогадро.

2 Строение атома

Основные принципы квантовой теории строения вещества: представления о корпускулярно-волновом дуализме явлений микромира, принципе неопределенности, уравнении Шредингера, волновой функции, атомной орбитали. Квантовые числа. Энергетические уровни и подуровни атома. Нормальное и возбужденное состояние атома.

Принципы заполнения электронных орбиталей атома в основном состоянии: принцип наименьшей энергии, правило Клечковского, правило Хунда, принцип Паули.

Электронные емкости орбиталей, подуровней и уровней атома.

Способы записей электронных формул атома. Представление о валентных орбиталях атома. Cтроение атомных ядер. Изотопы. Устойчивые и неустойчивые изотопы. Явление радиоактивности. Радиоактивные элементы и изотопы, их распад. Виды радиоактивного распада. Скорость радиоактивного распада. Искусственная радиоактивность. Ядерные реакции.

3 Периодический закон д.И.Менделеева

Современная формулировка периодического закона и его значение для химии. -, d-, s-, f - элементы и их расположение в структуре периодической системы. Периодический характер изменения свойств атомов элементов: потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность. Реакционная способность веществ. Периодический характер изменения свойств элементов и их соединений: металлические и неметаллические, окислительно-восстановительные, кислотно-основные свойства.

4 Химическая связь

Основные характеристики связи: длина связи, энергия связи, валентные углы, направленность, дипольный момент. Метод валентных связей - основные положения метода. Ковалентная связь. Механизмы ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный. Одинарные и кратные связи. -, -, -связи. Делокализованные связи. Гибридизация атомных орбиталей, типы гибридизации и геометрия молекул. Неопределенные электронные пары молекул. Полярность молекул. Типы связей: ковалентная, ионная, металлическая, водородная. Комплементарность.

5 Основные понятия химической термодинамики

Энергетика химических процессов. Термодинамические параметры, функция состояния, условия стандартного состояния, внутренняя энергия; работа и теплота - две формы передачи энергии. Типы термодинамических систем и процессов.

Первое начало термодинамики, энтальпия, изменение энтальпии при физико-химических процессах. Стандартная энтальпия образования сложного вещества. Закон Гесса, его применение при термодинамических расчетах.

Второй закон термодинамики, энтропия. Энтропия при фазовых превращениях и хим.реакциях.

Энергия Гиббса как критерий самопроизвольного протекания хим.

реакций. Влияние энтропийного и энтальпийного факторов на

направление протекания хим.реакций.

6 Химическая кинетика

Классификация реакций в кинетике. Колебательные реакции. Понятие о скорости реакции. Средняя и истинная (мгновенная) скорость реакции. Методы регулирования скорости реакции. Закон действующих масс - основной закон химической кинетики для элементарной стадии реакции. Константа скорости реакции.

Зависимость скорости хим.реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа.

Представление об энергии активации, энергетическом барьере и переходном активированном комплексе. Теория активных соударений

Аррениуса. Уравнение Аррениуса, физ. смысл предэкспоненциального множителя. Расчет энергии активации при двух температурах.

Катализаторы и каталитические системы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Ферментативный катализ и его особенности. Изменение энергии активации как критерий эффективности катализатора. Комплементарность.

7 Химическое равновесие и его динамический характер

Химическое и фазовое равновесие. Константа химического равновесия. Прогнозирование смещения химического равновесия при изменении концентрации, температуры и давления. Принцип Ле-Шателье. Применение законов равновесия к живым организмам. Взаимосвязь константы химического равновесия и свободной энергии Гиббса.

8 Растворы

Физическая и химическая теории растворов, сущность процесса растворения. Сольваты и гидраты. Дисперсные системы: взвеси, коллоидные растворы, истинные растворы. Способ выражения состава растворов: массовая доля, молярная доля, молярная и моляльная концентрации, нормальная (эквивалентная) концентрация. Термодинамика процесса растворения. Растворимость газов, закон Генри.

Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Явление осмоса, роль осмоса в биологических системах, закон Вант-Гоффа для осмоса. Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов, давление пара над раствором (закон Рауля).

Растворы электролитов. Отклонение от законов Вант-Гоффа и Рауля. Теория электролитической диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Закон разбавления Оствальда.

Активность, коэффициент активности. Современное представление о кислотах, основаниях, амфотерных электролитах. Кислоты Бренстеда, Льюиса.