НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ (II СЕМЕСТР)

Волгоградский государственный университет

Кафедра биоинженерии и биоинформатики

УТВЕРЖДЕНО УЧЕНЫМ СОВЕТОМ Протокол № от «___» _________ 2012 Декан факультета естественных наук __________________________ А.Б. Мулик «___» ___________ 2012

РЕКОМЕНДОВАНО КАФЕДРОЙ Протокол № от «___» __________ 2012 Заведующий кафедрой Биоинженерии и биоинформатики __________________________ В.В. Новочадов «___» ___________ 2012

Программа учебной дисциплины

Химия

Для обучающихся по основной образовательной программе подготовки бакалавров: 020501 Биоинженерия и биоинформатика.

Количество зачетных единиц 26

Автор(ы): Лябин М.П., к.х.н., доцент кафедры биоинженерии и

биоинформатики

Волгоград 2012

РАЗДЕЛ 1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1 Требования к студентам

Перед изучением дисциплины “Химия” по вузовской программе студенты прежде всего должны восполнить знания, приобретенные в средней школе, при этом обратить особое внимание на основные стехиометрические законы химии и основные классы неорганических и органических соединений. А также основные положения математики, физики и биологии.

В результате изучения курса химии студент должен знать:

1. Цели, задачи общей и неорганической химии, пути и способы их решения.

2. Основные разделы общей и неорганической химии. Основные понятия и методы общей и неорганической химии.

3. Основные этапы развития общей и неорганической химии, ее современное состояние.

4. Связь свойств соединений с положением составляющих их элементов в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

5. Пути расчета энергетических характеристик химических процессов, определение направления и глубины их протекания, способы расчета химических равновесий по известным исходным концентрациям и константе равновесия.

6. Основу теории строения неорганических веществ, теории химической связи.

7. Основные свойства химических элементов и их соединений.

8. Основные типы неорганических соединений.

9. Современную номенклатуру неорганических соединений.

10. Основные литературные источники и справочную литературу по общей и неорганической химии.

11. Основные правила охраны труда и техники безопасности при работе в химической лаборатории.

12.Знать номенклатуру, методы получения, физические и химические свойства основных классов органических соединений;

13.Обладать теоретическими знаниями о механизмах протекания органических реакций и влиянии заместителей на реакционную способность органических соединений;

14.Приобрести навыки осуществления цепочек превращений органических соединений.

1.2. Краткая характеристика дисциплины

Дисциплина «Химия» относится к математическому и естественнонаучному циклу подготовки и входит в базовую часть, обязательную для изучения.

В программе подчеркивается ведущая роль химии как науки о веществе, составляющем основу материального мира. протекающих в них процессов, основы физической химии, химической термодинамики, водных растворов, коллоидной химии.

Дисциплина Химия относится к циклу естественно научных дисциплин.

Необходимыми условиями для освоения дисциплины являются: знание дифференциального и интегрального исчислений, молекулярной физики, термодинамики, квантовой физики, атомной физики, умения производить необходимые математические расчеты, владение основными физическими законами.

Содержание дисциплины является логическим продолжением содержания дисциплин естественнонаучного цикла и служит основой для освоения дисциплин связанных с изучением химических процессов происходящих в природных объектах.

- физика (термодинамика, молекулярная физика, квантовая механика, атомная физика);

- математика (дифференциальное, интегральное исчисление).

1.3 Цель преподавания дисциплины

“ ХИМИЯ”

Дать современное представление о строении атомов элементов и о зависимости свойств веществ от положения элементов в периодической системе, а также от характера химической связи. Научить понимать сущность химических реакций между неорганическими веществами.

“ХИМИЯ” является предметом университетского курса обучения. Этот предмет, в предлагаемом объеме, представляет собой основные понятия и законы общей, неорганической и органической химии. Знакомит студента со свойствами элементов и их соединений, поведением веществ в различных фазовых состояниях. Раздел органической химии дает необходимый минимум знаний об органических соединениях, полимерах и их свойствах.

1.4. Учебные задачи дисциплины:

ОК-1	способность представить современную картину мира на основе целостной системы естественно-научных и математических знаний, ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры
ОК-3	деятельность в сфере публичной и частной жизни, владеть методами пропаганды научных достижений
ОК-16	владеть основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий
ПК-1	способность грамотно и самостоятельно проводить теоретическую и экспериментальную научно-исследовательскую работу в области биоинженерии, биоинформатики и смежных дисциплин, а также оформлять ее в письменной форме, излагать в устной форме, и участвовать в различных формах дискуссий
ПК-4	способность заниматься преподавательской деятельностью в области биоинженерии и биоинформатики и смежных дисциплинах на основе знаний принципов педагогической деятельности и умения формировать и излагать учебный материал
ПК-24	способность использовать специализированные знания фундаментальных разделов математики, физики, химии, экологии для проведения исследований в области биоинженерии, биоинформатики и смежных дисциплин

1.5. Формы работы студентов: лекции, лабораторные занятия, написание рефератов, выполнение домашних заданий и контрольные работы.

1.6. Виды контроля: для контроля знаний студентов проводятся: модульные контрольные, проверка домашних заданий, ответы на лабораторных занятиях, проверка протоколов практикума, рефераты.

Методика формирования результативной оценки.

Итоговая оценка складывается как средняя по результатам всех оцениваемых работ на протяжении семестра, куда входят посещение лекций и семинаров, ответы и дополнения на семинарах, контрольные работы (контрольные срезы по итогам месяца). Максимальная сумма баллов за дисциплину - 100. Итоговая оценка определяется суммой баллов, набранных в течение семестра: 1-59 –не зачтено; 60-100 - зачтено. Дисциплина в 1,3 и 4 семестрах 2/4 (раз в неделю лекция и 2 раза в неделю лабораторное занятие), во 2 семестре 2/2 (раз в неделю лекция и раз в неделю лабораторное занятие) .

РАЗДЕЛ 2. СТРУКТУРА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Всего часов (общая трудоемкость в часах)
В.ч.
Аудиторных занятий
Из них лекций
Семинарских/практических занятий
Лабораторных занятий
Практикумов
Самостоятельных занятий
Изучение основной и дополнительной литературы
Написание курсовых работ, эссе, рефератов
Выполнение письменных домашних заданий, расчетов, проектов
Выполнение контрольных работ, тестов
Подготовка к экзамену, экзамен

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

I. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

I Семестр «Общая химия»

Тема	Содержание(перечень дидактических единиц)	Вид занятий(аудиторные, самостоятельные)	Форма занятий(лекции, семинары, практические занятия), (изучение основной и дополнительной литературы, электронных библиотечных ресурсов, выполнение письменных домашних работ, учебно-тренировочное тестирование и т.д.)	Количество часов	Форма контроля(опрос, проверка домашних заданий, защита проектов, контрольное тестирование и т.д.)
12. Основные понятия и законы химии.	Атомная единица массы. Атомная и молекулярная массы. Моль. Мольная масса. Валентность. Степень окисления. Эквивалент. Мольная масса эквивалента. Определения химического эквивалента элемента, кислоты, гидроксида, соли, оксида. Закон стехиометрии. Газовые законы. Эквивалент.Закон эквивалентов. Посуда и оборудование химических лабораторий.	аудиторные	лекции лаб. занятия		опрос
самостоятельные	изучение основной и дополнительной литературы выполнение письменных домашних работ учебно-тренировочное тестирование
2.Строение атома. Развитие представлений о строении атома. Квантово-механическая модель.	Атом – как сложная система. Сложная структура ядра. Протоны и нейтроны. Протонно-нейтронная теория строения ядра. Двойственная природа электрона. Масса и заряд электронов. Волновые свойства электронов. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Понятие орбитали. Волновая функция и волновое уравнение Шрединберга. Радиальная и орбитальная составляющие волновой функции. Квантовые числа. Структура электронных оболочек. Квантовые уровни, квантовые подуровни, s-, p-, d-, f- атомные орбитали. Правило Клечковского. Реальные расположения уровней и подуровней в атоме. Основные принципы распределения электронов в атоме: принцип наименьшей энергии, принцип Паули и Гунда. Изображение электронной структуры атома при помощи электронных формул и квантовых ячеек. Энергетические диаграммы многоэлектронных атомов.	аудиторные	лекции лаб. занятия		опрос проверка домашних заданий
самостоятельные	выполнение письменных домашних работ учебно-тренировочное тестирование
3.Химическая связь	Понятие химической связи. Природа химической связи. Количественные характеристики связи. Тип связи. Валентные и межмолекулярные связи. Ковалентная связь. Два метода объяснения ковалентной связи. Основные положения метода валентных связей (ВС). Полярность связи. Неполярные и полярные молекулы. Дипольный момент и характеристики степени полярности связи. Типы гибридизаций атомных орбиталей, направленность химической связи, геометрическая конфигурация молекул. σ- и π- связи. Одинарные, двойные и тройные связи. Ненасыщаемость связи. Энергия связи. Основные положения метода молекулярных орбиталей (ММО). Связывающие, разрыхляющие и несвязывающие молекулярные орбитали; σ- и π- молекулярные орбитали. Схемы молекулярных орбиталей двухатомных гомоядерных, гетероядерных и многоатомных молекул. Порядок связи. Магнитные свойства молекул. Сравнение методов ВС и ММО. Ионная связь. Критерий образования ионной связи. Ненасыщаемость связи. Кристаллическое состояние ионных соединений. Ненаправляемость связи. Энергия связи. Межмолекулярные связи. Водородная связь. Влияние водородной связи на свойства веществ. Донорно-акцепторная связь. Донор, акцептор. Случаи появления внутримолекулярной, водородной и донорно-акцепторной связи. Ориентационное, индукционное и дисперсное взаимодействие.	аудиторные	лекции лаб. занятия		опрос проверка домашних заданий контрольное тестирование
самостоятельные	выполнение письменных домашних работ
4. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева	Поиски основы классификации химических элементов до открытия периодического закона. Три этапа работы Д.И. Менделеева в области систематики химических элементов. Формулировка периодического закона. Создание периодической системы элементов. Логические выводы из периодического закона и периодической системы элементов. Современная формулировка периодического закона. Структура современной периодической системы элементов. Короткопериодный и длиннопериодный варианты периодической системы. Период. Группа. Деление группы на подгруппы. Типические элементы, полные аналоги. s-, p-, d-, f- элементы. Внутренняя и вторичная периодичность. Закономерности изменения основных характеристик атомов по периодам и группам. Радиусы атомов и ионов, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность: изменения этих характеристик по периодам и группам. Закономерности изменения валентности, окислительно-восстановительных свойств элементов и свойств однотипных соединений. Валентные электроны и многообразие валентных состояний атомов s-, p-, d-, f- элементов. Способы предсказания свойств элементов и их соединений на основе периодического закона и периодической системы элементов. кислотами	аудиторные	лекции лаб. занятия		опрос проверка домашних заданий контрольное тестирование
самостоятельные	выполнение письменных домашних работ, выполнение письменных домашних работ учебно-тренировочное тестирование
5.Начала химической термодинамики	Химические процессы на микро - и макроуровнях. Важнейшие признаки химических превращений. Понятие о химических превращения в необычных условиях: плазмохимия, звуко- и механохимия, криохимия, лазерная химия. Основные понятия химической термодинамики: система, параметры состояния, работа, энергия, теплота. Внутренняя энергия, и ее изменение при химических и фазовых превращениях. Первое начало термодинамики. Энтальпия образования химических соединений. Стандартное состояние. Стандартные энтальпии образования. Тепловые эффекты химических реакций. Термохимические расчеты, основанные на законе Гесса. Термохимические циклы. Теплоемкость. Температурная зависимость теплоемкости и энтальпии. Энергия химической связи. Второй закон термодинамики. Энтропия. Зависимость энтропии от температуры. Стандартная энтропия. Изменение энтропии при фазовых переходах и химических реакциях. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца. Критерий самопроизвольного протекания процессов. Химический потенциал, зависимость химического потенциала от концентрации, давления реагентов. Условие химического равновесия. Изотерма химической реакции. Константа химического равновесия как мера глубины протекания процессов. Использование значений стандартной энтальпии и энтропии для расчета констант равновесия химических реакций. Факторы, влияющие на величину константы равновесия. Термодинамический вывод закона действующих масс. Сдвиг химического равновесия. Принцип Ле Шателье.	аудиторные	лекции лаб. занятия		опрос проверка домашних заданий контрольное тестирование
самостоятельные	выполнение письменных домашних работ
6. Кинетика и механизм химических реакций	Скорость химической реакции, ее зависимость от природы и концентрации реагентов, температуры. Порядок и молекулярность реакции. Константа скорости, ее зависимость от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Понятие о теории активных соударений, активированном комплексе в теории абсолютных скоростей реакции. Механизм и кинетика реакций в гомогенных и гетерогенных системах. Гомогенный и гетерогенный катализ. Ингибиторы и ингибирование. Особенности кинетики газофазных, жидкофазных и твердофазных реакций. Химическое равновесие. Обратимые и необрамимые химические реакции. Состояние равновесия и принцип микроскопической обратимости реакции. Кинетический и термодинамический подходы к описанию химического равновесия. Константа химического равновесия и различные способы ее выражения. Связь константы химического равновесия со стандартным изменением энергии Гиббса. Смещение химического равновесия при изменении условий. Принцип Ле Шателье. Роль энтальпийного и энтропийного факторов в определении направления процесса.	аудиторные	лекции лаб. занятия		опрос проверка домашних заданий
самостоятельные	изучение основной и дополнительной литературы, выполнение письменных домашних работ учебно-тренировочное тестирование
7. Растворы	Растворы жидкие (водные и неводные), твердые и газообразные. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярность, нормальность, моляльность, молярная доля. Влияние на растворимость энергии структуры кристаллического вещества и энергии сольватации. Растворы насыщенные, ненасыщенные и, концентрированные и разбавленные. Зависимость растворимости от температуры. Растворы идеальные и реальные. Способы выражения концентрации растворов. Коллигативные свойства растворов не электролитов и электролитов. Давление пара бинарных растворов. Законы Рауля. Криоскопия и эбуллиоскопия как методы определения молярных масс. Осмос и осмотическое давление в неорганических и биологических системах. Законы Рауля и Вант Гоффа для растворов не электролитов и электролитов. Изотонический коэффициент. Понятие о коллоидных растворах. Элеткролитическая диссоциация (С.Аррениус). Сильные и слабые электролиты. Степень и константа диссоциации. Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации. Кажущаяся степень диссоциации сильных электролитов. Диссоциация слабых электролитов. Закон разведения Оствальда. Вода как важнейший растворитель. Константа диссоциации воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Гидролиз солей. Константа равновесия реакции гидролиза. Факторы, влияющие на равновесие реакций гидролиза. Произведение растворимости плохо растворимых сильных электролитов. Условия осаждения и растворения осадков.	аудиторные	лекции лаб. занятия		опрос проверка домашних заданий
самостоятельные	изучение основной и дополнительной литературы выполнение письменных домашних работ учебно-тренировочное тестирование
8.Электрохимические свойства растворов	Сопряженные окислительно-восстановительные пары. Понятие о двойном электрическом слое. Электроды, гальваническая ячейка. Электродный потенциал. Стандартный электродный потенциал. Ряд напряжений. Определение направления окислительно-восстановительных реакций. Уравнение Нернста. Зависимость электродного потенциала от рН среды. Химизм работы гальванического элемента. Электролиз, электрохимические источники энергии, коррозия как элетрохимический процесс. .	Аудиторные самостоятельные	лекции лаб. занятия изучение основной и дополнительной литературы выполнение письменных домашних работ учебно-тренировочное тестирование		опрос проверка домашних заданий
9. Понятие о комплексных соединениях	Координационная теория Вернера как первая удачная попытка теоретического объяснения строения комплексных соединений (КС). Основные положения координационной теории: центральный атом и лиганды, внешняя и внутренняя сфера, координационное число, ядро комплекса, его заряд, главная и побочная валентности Дентатность лигандов.	Аудиторные	лекции изучение основной и дополнительной литературы, выполнение письменных домашних работ учебно-тренировочное тестирование		опрос проверка домашних заданий

II семестр

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: