МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Физическая химия конденсированного состояния

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройКафедра физической и неорганической химии
Направление подготовки04.04.01. Химия
ПрофильФизическая химия
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план04_04_01_ФХ-2-2019
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 32
самостоятельная работа 76
Виды контроля по семестрам
зачеты: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 17
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 10 10 10 10
Лабораторные 14 14 14 14
Практические 8 8 8 8
Сам. работа 76 76 76 76
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
кандидат химических наук, доцент, Шипунов Б.П.

Рецензент(ы):
кандидат химических наук, доцент, Стась И.Е.;кандидат химических наук, доцент, Ильина Е.Г.

Рабочая программа дисциплины
Физическая химия конденсированного состояния

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 04.04.01 Химия(уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 23.09.2015г. №1042)

составлена на основании учебного плана:
04.04.01 Химия
утвержденного учёным советом вуза от 25.06.2019 протокол № 9.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра физической и неорганической химии

Протокол от 05.07.2018 г. № 13
Срок действия программы: 2018-2019 уч. г.

Заведующий кафедрой
Безносюк С.А. д.ф.-м.н., профессор


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании кафедры

Кафедра физической и неорганической химии

Протокол от 05.07.2018 г. № 13
Заведующий кафедрой Безносюк С.А. д.ф.-м.н., профессор


1. Цели освоения дисциплины

1.1.Научить магистров осознано и корректно применять современные модельные представления о взаимосвязи между физическими свойствами и электронной и пространственной структурой кристаллов и жидкостей, учитывая современные модельные представления, применению современных и оригинальных методов исследования веществ основанные на физико-химических измерениях.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.08

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-2 владением теорией и навыками практической работы в избранной области химии
ПК-3 готовностью использовать современную аппаратуру при проведении научных исследований
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.термодинамические принципы описания равновесий в кристалле, особенности возникновения дефектов всех уровней. Основные модели, описывающие строение сильно ассоциированных жидкости. Строение жидкой воды и льда.
принципы использования основных типов научного оборудования.
3.2.Уметь:
3.2.1.умеет сопоставлять теоретические модели с результатами эксперимента,
осознанно оценивать метрологические характеристики используемого оборудования.
провести эксперимент по исследованию влияния электрохимических и электромагнитных факторов на протекание химических процессов в твёрдых и жидких средах
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1. работы на типовом научном оборудовании
изучения влияния постоянного магнитного и ВЧ электромагнитного поля на теплоту растворения соли, навыками работы с учебной и научной литературой по дисциплине и методами интерпретации результатов физических измерений.
работы с учебной и научной литературой по дисциплине и методами интерпретации результатов физических измерений

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Термодинамика дефектного кристалла
1.1. Классификация по составу: элементарные, двойные, тройные. Признаки полупроводниковых свойств. Равновесная концентрация дефектов по Шоттки. Теоретический предел совершенства. Лекции 3 1 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.2. Равновесная концентрация дефектов по Шоттки. Теоретический предел совершенства. Сам. работа 3 2 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
1.3. Расчёт степени совершенства для кристаллов разных типов Практические 3 2 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
1.4. Сложные дефекты, взаимодействие дефектов. Собственное равновесие в кристалле. Гомогенное равновесие. Равновесие пар – кристалл. Фазы переменного состава Лекции 3 1 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
1.5. Сложные дефекты, взаимодействие дефектов. Собственное равновесие в кристалле. Гомогенное равновесие. Равновесие пар – кристалл. Фазы переменного состава Сам. работа 3 1 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
1.6. Собственное равновесие в кристалле. Гомогенное равновесие Практические 3 1 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
1.7. Подготовка к практическому занятию по теме " Собственное равновесие в кристалле. Гомогенное равновесие " Сам. работа 3 2 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.8. Методы очистки. Физико-химические методы. Специальные методы. Метод кристаллизации. Коэффициент распределения. Метод направленной кристаллизации. Зонная плавка. / Лекции 3 1 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.9. Подготовка к практическому занятию по теме " Метод кристаллизации. Коэффициент распределения. Метод направленной кристаллизации. Зонная плавка " Сам. работа 3 2 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.10. Метод кристаллизации. Коэффициент распределения. Метод направленной кристаллизации. Зонная плавка Практические 3 1 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.11. Методы синтеза кристаллов. Синтез из нелетучих компонентов, синтез с летучим компонентом, химические методы синтеза Лекции 3 1 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.12. Методы синтеза кристаллов. Синтез из нелетучих компонентов, синтез с летучим компонентом, химические методы синтеза Сам. работа 3 2 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.13. Методы синтеза кристаллов. Синтез из нелетучих компонентов, синтез с летучим компонентом, химические методы синтеза Практические 3 1 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.14. Выращивание монокристаллов. Выращивание из расплавов, выращивание из растворов, химические методы синтеза. Термодинамическая теория роста кристаллов. Критический размер зародыша Лекции 3 1 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.15. Выращивание монокристаллов. Выращивание из расплавов, выращивание из растворов, химические методы синтеза. Термодинамическая теория роста кристаллов. Критический размер зародыша. Сам. работа 3 1 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
1.16. Выращивание монокристаллов. Выращивание из расплавов, выращивание из растворов, химические методы синтеза. Термодинамическая теория роста кристаллов. Критический размер зародыша. Практические 3 1 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
1.17. Подготовка к семинару по теме " Выращивание монокристаллов. Выращивание из расплавов, выращивание из растворов, химические методы синтеза. Термодинамическая теория роста кристаллов. Критический размер зародыша. " Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
Раздел 2. Структура льда и воды
2.1. Каркасная структура льда Ih. Плавление льда. Остаточное структурирование Лекции 3 1 ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л1.2
2.2. Особенности строения воды. Взаимное влияние молекул воды и ионов на активность в растворе. Структурные модели воды Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
2.3. Изучение процесса кристаллизации воды в магнитном поле. Лабораторные 3 2 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
2.4. Подготовка к лабораторной работе по теме "Изучение процесса кристаллизации воды в магнитном поле." Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
2.5. Оформление отчета по лабораторной работе по теме "Изучение процесса кристаллизации воды в магнитном поле." Сам. работа 3 2 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
Раздел 3. Влияние внешних полей на структуру разбавленных водных растворов
3.1. Влияние температуры на структуру воды. Структурно-фазовые переходы второго рода. Влияние нетемпературных полей на структурообразование водных растворов. Лекции 3 2 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
3.2. Модельные представления о влиянии магнитного поля. Влияние слабых электромагнитных и звуковых полей. Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
Раздел 4. Изменение физико-химических свойств водных растворов под действием электромагнитных полей
4.1. Модельные представления о влиянии магнитного поля. Влияние слабых электромагнитных и звуковых полей Лекции 3 2 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
4.2. Изменение активности частиц в водных растворах Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2
4.3. Изучение влияния постоянного магнитного и ВЧ электромагнитного поля на теплоту растворения соли. Лабораторные 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2
4.4. Подготовка к лабораторной работе по теме «Изучение влияния постоянного магнитного и ВЧ электромагнитного поля на теплоту растворения соли.» Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
4.5. Оформление отчета по лабораторной работе по теме «Изучение влияния постоянного магнитного и ВЧ электромагнитного поля на теплоту растворения соли.» Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
4.6. Изменение скорости реакции при воздействии ВЧ поля. Лабораторные 3 4 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.7. Подготовка к лабораторной работе по теме «Изменение скорости реакции при воздействии ВЧ поля.» Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.8. Оформление отчета по лабораторной работе по теме «Изменение скорости реакции при воздействии ВЧ поля.» Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.9. Гидратационные процессы и образование кристаллогидратов при воздействии магнитного и ВЧ полей. Лабораторные 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.2, Л1.1, Л1.2
4.10. Подготовка к лабораторной работе по теме «Гидратационные процессы и образование кристаллогидратов при воздействии магнитного и ВЧ полей.» Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.11. Оформление отчета по лабораторной работе по теме «Гидратационные процессы и образование кристаллогидратов при воздействии магнитного и ВЧ полей.» Сам. работа 3 5 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.12. Структурно-энергетическая перестройка каркаса воды под действием магнитного поля. Практические 3 1 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.13. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Структурно-энергетическая перестройка каркаса воды под действием магнитного поля.» Сам. работа 3 5 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.14. Расчет области гомогенности при преобладании определенного беспорядка Практические 3 1 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.15. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Расчет области гомогенности при преобладании определенного беспорядка.» Сам. работа 3 5 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.16. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Расчет доли «неструктурированной воды» по температурной зависимости физических параметров.» Сам. работа 3 5 ПК-2, ПК-3 Л1.1, Л1.2
4.17. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Расчет изменения коэффициента активности воды после воздействия магнитного поля.» Сам. работа 3 4 ПК-2, ПК-3 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
не предусмотрено
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
не предусмотрено
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
в приложении

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 В.Г. Кригер, А.В. Каленский, М.В. Ананьева Избранные главы химии твердого тела : , 2014 : http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=278898
Л1.2 А.А. Ремпель, А.И. Гусев. Нестехиометрия в твердом теле : Москва : Физматлит, 2018 biblioclub.ru
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Д. Эйзенберг, В. Кауцман Структура и свойства воды : Ленинград :Гидрометеоиздат, 1975 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=42372
Л2.2 Мокроусов Г.М., Зарубина О.Н., Бекезина Т.П. Межфазные превращения и формирование поверхности многокомпонентных полупроводников в жидких средах: Учебные пособия Издательство "Лань", 2015 e.lanbook.com
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 http://e.lanbook.com
Э2 http://www.rsl.ru
Э3 http://ben.irex.ru
Э4 http://www.gpntb.ru
Э5 http://ban.pu.ru
Э6 http://www.nlr.ru
Э7 http://www.elibrary.ru
Э8 http://www.chem.msu.su
Э9 http://www.lib.msu.su
Э10 http://www.kge.msu.ru
Э11 http://www.lib.asu.ru
Э12 http://www.chem.port.ru/
Э13 http://www.pstlib.nsc.ru/
Э14 http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/01/23/194820_2
Э15 http://www.lsbu.ac.uk/water/magnetic.html#bf
Э16 http://www.navolne.ru/w_info2.htm
Э17 http://infokonstruktor.ru/tehnologii/voda.htm#anchor002
Э18 http://www.magshells.com/history.html
6.3. Перечень программного обеспечения
• Операционная система (Microsoft Windows и др.).
• Офисные приложения (Microsoft Office Word, Exel, PowerPoint и др.).

7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
1. http://www.chem.asu.ru/
2. http://www.chem.port.ru/
3. http://www.ars.org/portalchemistry/
4. http://www.pstlib.nsc.ru/
5. http://www.e.lanbook.com/
6. http://www.lib.asu.ru/

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
107бК лаборатория коллоидной химии - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Лабораторная мебель на 12 посадочных мест; рабочее место преподавателя; шкаф для лабораторной посуды; стол весовой; весы ВЛТЭ-500; рН-метр А 4102; кондуктометр КП-150МИ; встряхиватель WU-4; вытяжной шкаф-4; фотоэлектроколориметр КФК-2; мешалка верхнеприводная MR-25; электроплитка ОКА-4, ЭПШ-1; баня термостатирующая ТЖ-ТБ-01/12Ц; стабилизатор ТЕС-9; титратор фотоэлектрическийТ-107 микроскоп МБС-10, набор лабораторной посуды, реактивы, штативы для пробирок и пипеток, штативы с лапками для бюреток
517К учебно-исследовательская лаборатория физико-химии и электрохимии материалов - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; столы ученический - 4 шт.; стол преподавателя - 2 шт.; шкаф книжный - 1 шт.; стол лабораторный - 6 шт.; вытяжной шкаф - 1 шт.; стол весовой - 1 шт.; экран рулонный; дистиллятор; ДмЭ-1\БрН-метр 150; весы ВЛКТ-500; мешалка магнитная ММ-5; генератор Г4-102А; ампервольтметр Ц4311; микроскоп Метавал; микроскоп МИИ-4

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Освоение курса «Физическая химия конденсированного состояния» в значительной степени представляет индивидуальное и индивидуально-групповое исследование. В связи с этим индивидуальная работа – самостоятельное исследование, выполняемое в течение семестра под руководством преподавателя с целью развития творческих способностей, углубленного изучения дисциплины. Цели данного вида деятельности заключаются в расширении и закреплении знаний, получаемых в ходе изучения дисциплины, выработке умения самостоятельно собирать материал по избранной теме, анализировать его, делать выводы и формулировать собственную позицию, приобщения к исследовательской деятельности, развития креативности (творчество), эстетического вкуса, инициативности, логического мышления.
Работа с литературой включает в себя: а) отбор и изучение литературы по теме б) сбор материала, его изучение, анализ и обобщение. При чтении книг, статей и др. необходимый материал фиксируется в виде: - цитирования с указанием источника информации, автора цитаты, - ксерокопий или сканирования текста, - конспектов статей. Все необходимые данные о книгах, справочниках, пособиях записываются для последующего составления списка литературы.