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

Физикохимия твердого тела
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра физической и неорганической химии
Направление подготовки04.03.01. Химия
ПрофильОбщий. ФГОС 3++
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план04_03_01_Химия-1-2020
Часов по учебному плану 84
в том числе:
аудиторные занятия 42
самостоятельная работа 42
Виды контроля по семестрам
зачеты: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 18
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 12 12 12 12
Лабораторные 18 18 18 18
Практические 12 12 12 12
Сам. работа 42 42 42 42
Итого 84 84 84 84

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
Физикохимия твердого тела

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 04.03.01 Химия (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 17.07.2017г. №671)

составлена на основании учебного плана:
04.03.01 Химия
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

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 2020-2021 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.02.01

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-3: Способен применять расчетно-теоретические методы для изучения свойств веществ и процессов с их участием с использованием современной вычислительной техники
ПК-1:
ПК-2:
ПК-6:
ПК-7:
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 7 2 ПК-2, ПК-7 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.2. Равновесная концентрация дефектов по Шоттки. Теоретический предел совершенства. Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
1.3. Расчёт степени совершенства для кристаллов разных типов Практические 7 3 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
1.4. Сложные дефекты, взаимодействие дефектов. Собственное равновесие в кристалле. Гомогенное равновесие. Равновесие пар – кристалл. Фазы переменного состава Лекции 7 2 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
1.5. Сложные дефекты, взаимодействие дефектов. Собственное равновесие в кристалле. Гомогенное равновесие. Равновесие пар – кристалл. Фазы переменного состава Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
1.6. Практические 7 1 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
1.7. Подготовка к практическому занятию по теме " Собственное равновесие в кристалле. Гомогенное равновесие " Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.10. Метод кристаллизации. Коэффициент распределения. Метод направленной кристаллизации. Зонная плавка Практические 7 1 ПК-2, ПК-7 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.11. Методы синтеза кристаллов. Синтез из нелетучих компонентов, синтез с летучим компонентом, химические методы синтеза Лекции 7 1 ПК-2, ПК-7 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.12. Методы синтеза кристаллов. Синтез из нелетучих компонентов, синтез с летучим компонентом, химические методы синтеза Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 Л2.2, Л1.1, Л1.2
1.13. Методы синтеза кристаллов. Синтез из нелетучих компонентов, синтез с летучим компонентом, химические методы синтеза Практические 7 3 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
1.18. Очистка воды методом направленной кристаллизации Лабораторные 7 4 ПК-7
Раздел 2. Структура льда и воды
2.1. Каркасная структура льда Ih. Плавление льда. Остаточное структурирование Лекции 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
2.3. Изучение процесса кристаллизации воды в магнитном поле. Лабораторные 7 2 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 2 ПК-2, ПК-7 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 7 2 ПК-2, ПК-7 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
3.2. Модельные представления о влиянии магнитного поля. Влияние слабых электромагнитных и звуковых полей. Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 2 ПК-2, ПК-7 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2
4.2. Изменение активности частиц в водных растворах Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 Л2.1, Л1.1, Л1.2
4.3. Изучение влияния постоянного магнитного и ВЧ электромагнитного поля на теплоту растворения соли. Лабораторные 7 4 ПК-2, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 4 ПК-2, ПК-7 Л2.2, Л1.1, Л1.2
4.6. Изменение скорости реакции при воздействии ВЧ поля. Лабораторные 7 4 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.7. Подготовка к лабораторной работе по теме «Изменение скорости реакции при воздействии ВЧ поля.» Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.8. Оформление отчета по лабораторной работе по теме «Изменение скорости реакции при воздействии ВЧ поля.» Сам. работа 7 1 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.9. Гидратационные процессы и образование кристаллогидратов при воздействии магнитного и ВЧ полей. Лабораторные 7 4 ОПК-3, ПК-1, ПК-2, ПК-6, ПК-7 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 7 1 ПК-2, ПК-7 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 7 2 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.12. Структурно-энергетическая перестройка каркаса воды под действием магнитного поля. Практические 7 2 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.13. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Структурно-энергетическая перестройка каркаса воды под действием магнитного поля.» Сам. работа 7 5 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.14. Расчет области гомогенности при преобладании определенного беспорядка Практические 7 1 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.15. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Расчет области гомогенности при преобладании определенного беспорядка.» Сам. работа 7 5 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.16. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Расчет доли «неструктурированной воды» по температурной зависимости физических параметров.» Сам. работа 7 5 ПК-2, ПК-7 Л1.1, Л1.2
4.17. Подготовка к выступлению на семинаре по теме «Расчет изменения коэффициента активности воды после воздействия магнитного поля.» Сам. работа 7 4 ПК-2, ПК-7 Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л1.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
не предусмотрено
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
не предусмотрено
5.3. Фонд оценочных средств
в приложении
Приложения

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 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=485335
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 https://e.lanbook.com/book/65046
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.