1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель изучения дисциплины "Химия" – формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию современного дисциплинарного подхода, представляющая собой обобщение физических знаний о строении атомов, связей атомов в конденсированных средах, физическому описанию процессов, протекающих в твердом состоянии; формирования у студентов, специализирующихся в различных разделах физики, новых знаний, основанных на общих физических представлениях, идеях и методах, характеризующих физику конденсированного состояния. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.05 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ОПК-1 | Способен применять базовые знания в области физико-математических и (или) естественных наук в сфере своей профессиональной деятельности |
| ОПК-1.1 | Знает основные физические и математические законы и методы накопления, передачи и обработки информации; |
| ОПК-1.2 | Умеет использовать в профессиональной деятельности и применяет физикоматематические и естественнонаучные знания, физические законы и математически методы дляьрешения задач теоретического и прикладного характера |
| ОПК-1.3 | Умеет анализировать и обобщать профессиональную информацию на теоретикометодологическом уровне |
| ОПК-1.4 | Умеет решать стандартные профессиональные задачи с применением естественнонаучных знаний, физических законов, математических методов и методов моделирования. |
| ОПК-1.5 | Владеет навыками теоретического и экспериментального исследования объектов профессиональной деятельности |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Знает основные физические и математические законы и методы накопления, передачи и обработки информации |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Умеет использовать в профессиональной деятельности и применяет физико-математические и естественнонаучные знания, физические законы и математически методы для решения задач теоретического и прикладного характера Умеет анализировать и обобщать профессиональную информацию на теоретико-методологическом уровне Умеет решать стандартные профессиональные задачи с применением естественнонаучных знаний, физических законов, математических методов и методов моделирования |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Владеет навыками теоретического и экспериментального исследования объектов профессиональной деятельности |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНОЕ УЧЕНИЕ. СТРОЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБОЛОЧЕК АТОМА | ||||||
| 1.1. | Основные понятия и законы химиии. Строение атомов. Состояние электронов в изолированном атоме | Лекции | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л1.1, Л3.1, Л2.1, Л1.4, Л2.4, Л1.9 |
| 1.2. | Строение атомов | Практические | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л1.1, Л3.1, Л2.1, Л1.4, Л2.4, Л1.9, Л1.10 |
| 1.3. | Строение атомов | Сам. работа | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л1.1, Л3.1, Л2.1, Л1.4, Л2.4, Л1.9, Л1.10 |
| 1.4. | Строение атомов | Консультации | 4 | 8 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | |
| Раздел 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И ВАЛЕНТНОСТЬ | ||||||
| 2.1. | Химическая связь.Снижение энергии системы связанных частиц по сравнению с суммарной энергией изолированных частиц. Перераспределение электронной плотности в области химической связи. Основные виды связи: ионная связь; ковалентная связь; металлическая связь; вандерваальсовы взаимодействия. Энергия и длина связи. Полярность ковалентной связи. Пространственная структура молекул. Сигма-связь. Пи-связь. Дельта-Связь. Метод молекулярных орбиталей. Определение связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталей путем линейной комбинации атомных орбиталей. Порядок и энергия связи. Диаграммы энергетических уровней гомоядерных молекул 1 и 2 периодов. Электронные конфигурации двухатомных молекул 1 и 2 периодов. | Лекции | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л1.1, Л3.1, Л2.1, Л1.4, Л1.9 |
| 2.2. | Химическая связь | Практические | 4 | 5 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л1.1, Л3.1, Л1.4, Л1.9, Л1.10 |
| 2.3. | Химическая связь | Сам. работа | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л1.1, Л3.1, Л1.4, Л2.4, Л1.9, Л1.10 |
| 2.4. | Химическая связь | Консультации | 4 | 8 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | |
| Раздел 3. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. ВЕЩЕСТВО В КОНДЕНСИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ | ||||||
| 3.1. | Характеристика вандерваальсовых взаимодействий. Диполь-дипольное взаимодействие. Индукционное взаимодействие. Дисперсионное взаимодействие. Энергия ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Твердое состояние вещества.Структура твердых тел. Химические связи в твердых телах. Дефекты в кристаллах. Аморфное и кристаллическое состояние. Кристаллические структуры. Молекулярные кристаллы. Ионные кристаллы. Ковалентные кристаллы. Металлические кристаллы. Характеристика металлической связи. Зонная теория кристаллов. Расщепление энергетических уровней атомов и молекул. Зонная структура металлов, диэлектриков и полупроводников. Реальные структуры кристаллов | Лекции | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л1.1, Л3.1, Л3.2, Л2.5, Л1.8, Л1.9, Л2.7, Л2.6, Л2.3 |
| 3.2. | Взаимодействия в конденсированном состоянии | Практические | 4 | 5 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л1.4, Л3.2, Л1.8, Л1.9, Л2.2, Л2.7, Л2.6, Л2.3 |
| 3.3. | Взаимодействия в конденсированном состоянии | Сам. работа | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л1.4, Л3.2, Л1.8, Л1.9, Л2.2, Л2.7, Л2.6, Л2.3 |
| 3.4. | Взаимодействия в конденсированном состоянии | Консультации | 4 | 8 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | |
| Раздел 4. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА | ||||||
| 4.1. | Энергетические эффекты химических процессов. Общие термодинамические понятия. Термодинамические параметры системы. Равновесные и неравновесные процессы. Термодинамические функции системы. Внутренняя энергия, теплота, работа. Первый закон термодинамики. Термохимия. Термохимические уравнения. Второй закон термодинамики. Энтропия системы. Самопроизвольные процессы. Энтропия реакции. Вероятностное определение энтропии. Энтропийный фактор процесса. Термодимамические потенциалы. Критерии самопроизвольного протекания процесса. Фазовые равновесия. Поверхностные явления.Термодинамика растворов неэлектролитов. Гетерогенные (фазовые) равновесия. Однокомпонентные системы.Гетерогенные (фазовые) равновесия. Двухкомпонентные системы. Химическое равновесие.Термодинамика растворов электролитов. Электропроводность растворов. электролитов. Электрохимические цепи | Лекции | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л3.2, Л2.5, Л1.7, Л1.5, Л2.7, Л1.11, Л1.6, Л2.6, Л2.3 |
| 4.2. | Химическая термодинамика | Практические | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л3.2, Л1.7, Л1.5, Л2.2, Л2.7, Л1.11, Л1.6, Л2.6, Л2.3 |
| 4.3. | Химическая термодинамика | Сам. работа | 4 | 6 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л3.2, Л1.7, Л1.5, Л2.2, Л2.7, Л1.11, Л1.6, Л2.6, Л2.3 |
| 4.4. | Химическая термодинамика | Консультации | 4 | 8 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | |
| Раздел 5. КИНЕМАТИКА ПРОЦЕССОВ В КОНДЕНСИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ | ||||||
| 5.1. | Основные понятия химической кинетики. Кинетика химических реакций целого порядка. Методы определения порядка реакции. Влияние температуры на скорость химических реакций. Кинетика сложных реакций. Приближенные методы химической кинетики. Катализ. Фотохимические реакции. Теории химической кинетики. Химическая динамика. | Лекции | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л2.5, Л1.2, Л1.7 |
| 5.2. | Химическая кинетика | Практические | 4 | 4 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л2.5, Л1.2, Л1.7, Л1.3 |
| 5.3. | Химическая кинетика | Сам. работа | 4 | 8 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | Л3.1, Л2.5, Л1.2, Л1.7, Л1.3 |
| 5.4. | Химическая кинетика | Консультации | 4 | 8 | ОПК-1.1, ОПК-1.2, ОПК-1.3, ОПК-1.4, ОПК-1.5 | |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Оценочные материалы для текущего контроля по разделам и темам дисциплины в полном объеме размещены в онлайн-курсе на образовательном портале «Цифровой университет АлтГУ» – https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=3759 ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ОПК-1 Способен применять базовые знания в области физико-математических и (или) естественных наук в сфере своей профессиональной деятельности; ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА Вопрос 1. Линейчатый спектр излучения присущ: а. Жидкостям. б. Газам. в. Твёрдым телам. ОТВЕТ: б Вопрос 2. Сплошной спектр излучения присущ: а. Жидкостям. б. Газам. в. Твёрдым телам. ОТВЕТ: ав Вопрос 3. Гипотезу, что вещество излучает и поглощает энергию дискретными порциями – квантами высказал: а. Бор. б. Резерфорд. в. Планк. ОТВЕТ: в Вопрос 4. Электрон в атоме может занимать определенные энергетические уровни, определяемые уравнением m∙∙r = n∙ћ. Это: а. Первый постулат Бора. б. Второй постулат Бора. в. Правило отбора. ОТВЕТ: а Вопрос 5. При переходе электрона в атоме из одного состояния в другое излучается (или поглощается) квант энергии Е = hv. Это: а. Первый постулат Бора. б. Второй постулат Бора. в. Правило отбора. ОТВЕТ: б Вопрос 6. В атоме водорода при переходе электрона на первый уровень (n = 1) излучается: а. инфракрасная серия Пашена. б. видимая серия Бальмера. в. ультрафиолетовая серия Лаймана. ОТВЕТ: в Вопрос 7. В атоме водорода при переходе электрона на первый уровень (n = 2) излучается: а. инфракрасная серия Пашена. б. видимая серия Бальмера. в. ультрафиолетовая серия Лаймана. ОТВЕТ: б Вопрос 8. В атоме водорода при переходе электрона на первый уровень (n = 3) излучается: а. инфракрасная серия Пашена. б. видимая серия Бальмера. в. ультрафиолетовая серия Лаймана. ОТВЕТ: а Вопрос 9. не только электромагнитная волна обладает свойствами частиц, но и каждая движущаяся частица отражает свойства волны. Это: а. гипотеза Де Бройля. б. Гипотеза Планка. в. Гипотеза Эйнштейна. ОТВЕТ: а Вопрос 10. Область пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона это: а. орбита. б. орбиталь. в. оболочка. ОТВЕТ: б Вопрос 11. Какое квантовое число определяет квантование энергии электрона в атоме и может принимать целочисленные значения (1, 2, 3,...): а. Главное квантовое число n. б. Орбитальное квантовое число l. в. Магнитное квантовое число ml. ОТВЕТ: а Вопрос 12. Какое квантовое число определяет форму орбитали: а. Главное квантовое число n. б. Орбитальное квантовое число l. в. Магнитное квантовое число ml. ОТВЕТ: б Вопрос 13. Какое квантовое число характеризует ориентацию орбитали в пространстве в присутствии внешнего магнитного поля: а. Спиновое квантовое число ms. б. Орбитальное квантовое число l. в. Магнитное квантовое число ml. ОТВЕТ: в Вопрос 14. Какое квантовое число характеризует собственный механический момент движения электрона, получивший название «спин»: а. Главное квантовое число n. б. Спиновое квантовое число ms. в. Магнитное квантовое число ml. ОТВЕТ: б Вопрос 15. Электроны в основном состоянии заполняют орбитали в порядке повышения энергии орбитали. Это: а. Принцип наименьшей энергии. б. Принцип запрета Паули. в. Правило Хунда. ОТВЕТ: а КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ теоретического характера в целом: • «зачтено» – верно выполнено более 50% заданий; «не зачтено» – верно выполнено 50% и менее 50% заданий; • «отлично» – верно выполнено 85-100% заданий; «хорошо» – верно выполнено 70-84% заданий; «удовлетворительно» – верно выполнено 51-69% заданий; «неудовлетворительно» – верно выполнено 50% или менее 50% заданий. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА 1. Правило заполнения электронных оболочек Ответ: Цифрой указывается главное квантовое число n, затем буквами s, p, d, f подоболочки, степень буквенных обозначений соответствует числу электронов в данной подоболочке, например: Электронная конфигурация водорода 1s1, Электронная конфигурация гелия 1s2, Электронная конфигурация лития 1s22s1. 2. Принцип наименьшей энергии Ответ: Электроны в основном состоянии заполняют орбитали в порядке повышения энергии орбитали. 3. Принцип запрета Паули Ответ: в атоме не может быть двух электронов, обладающих одинаковым набором квантовых чисел n, l, ml, ms. 4. Следствие из принципа запрета Паули Ответ: На каждой орбитали может быть не более 2-хэлектронов с противоположными спинами. 5. Правило Хунда Ответ: Заполнение орбиталей одной подоболочки в основном состоянии начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. После заполнения всех орбиталей одной подоболочки одиночными электронами начинается заполнение вторыми электронами с противоположными спинами. 6. Правило Клечковского Ответ: Увеличение энергии и соответственно заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы квантовых чисел (n + l), а при равной сумме (n+ l) в порядке возрастания квантового числа n. В соответствии с этим подоболочки выстраиваются в следующем порядке: 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f5d<6p<7s<5f6d<7p<8s. 7. Структура периодической таблицы элементов. Периоды Ответ: Период последовательность элементов в порядке возрастания заряда ядра, электронная структура которых меняется от ns1до ns2…np6. Имеется малые и большие периоды: малые содержат 2 и 8 элементов; большие содержат 18 и 32 элемента. 8. Структура периодической таблицы элементов. Группы и подгруппы Ответ: Имеется 8 групп и подгруппы: группы содержат элементы с максимальным числом электронов на внешних оболочках; подгруппы это d и f элементы. 9. Какие АО в многоэлектронном атоме будут заполнены в первую очередь: 5s или 4d? Ответ: Согласно правилу В. Клечковского увеличение энергии и соответственно заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы квантовых чисел (n+l), а при равной сумме (n+l) – в порядке возрастания n. Соответственно этому подоболочки (АО) выстраиваются в ряд 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f5d<6p<7s<5f6d<7p<8s. 10. Химическая связь Ответ: Под химической связью понимаются различные виды взаимодействий, обусловливающие устойчивое существование 2-х и многоатомных соединений: молекул, ионов, кристаллических и иных веществ. 11. Общие закономерности формирования химической связи Ответ: Снижение общей энергии многоатомной системы по сравнению с суммарной энергией изолированных частиц; Перераспределение электронной плотности в области химической связи по сравнению с простым наложением электронных плотностей несвязанных атомов, сближенных на расстояние связи; По своей природе химическая связь обусловлена электрическим взаимодействием ядер и электронов, а также электронов друг с другом. 12. Основные виды химической связи Ответ: Ионная связь; Ковалентная связь; Металлическая связь; Водородная связь; Ван-дер-ваальсовы взаимодействия. 13. Правило октета Ответ: Образуя связи, атомы могут приобретать электронную конфигурацию благородных газов, которые (за исключением гелия) имеют на внешней оболочке 8 (октет) электронов. Это характерно и для ионной и для ковалентной связей. 14. Энергия связи Ответ: Количество энергии, которое выделяется при образовании связи, называется энергией связи. 15. Длина связи Ответ: Длина связи равна расстоянию между ядрами атомов в соединении. 16. Тезисы Метода молекулярных орбиталей (МО) Ответ: 1. Химическая связь определяется распределением электронной плотности и энергии в связанной системе. 2. Электроны атомных орбиталей (АО) переходят на молекулярные орбитали. 3. Связь возникает при перекрытии АО, т.е. волновые функции имеют отличные от нуля значения в одной и той же области пространства. 4. В области перекрытия движение электрона описывается молекулярной волновой функцией.. 17. Приближение ЛКАО (линейная комбинация атомных орбиталей) Ответ: В приближении ЛКАО молекулярная орбиталь (МО) есть линейная комбинация атомных орбиталей. 18. Пространственная структура молекул, Сигма-связь Ответ: Образована перекрытием АО по линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов и может возникать при взаимодействии: s атомных орбиталей; s и р атомных орбиталей; р атомных орбиталей; d атомных орбиталей; а также d и s, d и р, f атомных орбиталей. 19. Пространственная структура молекул, Пи-связь Ответ: Образуется перекрытием АО по обе стороны линии, соединяющей ядра атомов и может возникать при взаимодействии: р и р атомных орбиталей; р и d атомных орбиталей; d и d атомных орбиталей; f и р атомных орбиталей; f и d атомных орбиталей; f и f атомных орбиталей. 20. Пространственная структура молекул, Дельта-связь Ответ: Образована перекрытием всех 4-х лепестков d орбиталей. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ВОПРОСОВ. «Отлично» (зачтено): Ответ дан на русском языке. Ответ полный, развернутый. Вопрос точно и исчерпывающе передан, терминология сохранена, студент превосходно владеет основной и дополнительной литературой, ошибок нет. «Хорошо» (зачтено): Ответ дан на русском языке. Ответ полный, хотя краток, терминологически правильный, нет существенных недочетов. Студент хорошо владеет пройденным программным материалом; владеет основной литературой, суждения правильны. «Удовлетворительно» (зачтено): Ответ дан на русском языке. Ответ неполный. В терминологии имеются недостатки. Студент владеет программным материалом, но имеются недочеты. Суждения фрагментарны. «Неудовлетворительно» (не зачтено): Ответ дан не на русском языке. Не использована специальная терминология. Ответ в сущности неверен. Переданы лишь отдельные фрагменты соответствующего материала вопроса. Ответ не соответствует вопросу или вовсе не дан. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| не предусмотрены |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация заключается в проведении в конце семестра зачета (для обучающихся, не получивших зачет по результатам текущей успеваемости) по всему изученному курсу. Зачет проводится в устной форме по билетам. В билет входит 3 вопроса: 2 вопроса теоретического характера и 1 вопрос практико-ориентированного характера. ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА 1. Основные понятия и законы химии. 2. Строение атомов. 3. Состояние электронов в изолированном атоме 4. Химическая связь. 5. Снижение энергии системы связанных частиц по сравнению с суммарной энергией изолированных частиц. 6. Перераспределение электронной плотности в области химической связи. 7. Основные виды связи: ионная связь; ковалентная связь; металлическая связь; ван-дер-ваальсовы взаимодействия. 7. Энергия и длина связи. 8. Полярность ковалентной связи. 9. Пространственная структура молекул. 10. Сигма-связь. 11. Пи-связь. 12. Дельта-Связь. 13. Метод молекулярных орбиталей. 14. Определение связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталей путем линейной комбинации атомных орбиталей. 15. Порядок и энергия связи. 16. Диаграммы энергетических уровней гомоядерных молекул 1 и 2 периодов. 17. Электронные конфигурации двухатомных молекул 1 и 2 периодов. 18. Характеристика вандерваальсовых взаимодействий. 19. Диполь-дипольное взаимодействие. 20. Индукционное взаимодействие. 21. Дисперсионное взаимодействие. 22. Энергия ван-дер-ваальсовых взаимодействий. 23. Твердое состояние вещества. 24. Структура твердых тел. 25. Химические связи в твердых телах. 26. Дефекты в кристаллах. 27. Аморфное и кристаллическое состояние. 28. Кристаллические структуры. 29. Молекулярные кристаллы. 30. Ионные кристаллы. 31. Ковалентные кристаллы. 32. Металлические кристаллы. 33. Характеристика металлической связи. 34. Зонная теория кристаллов. 35. Расщепление энергетических уровней атомов и молекул. 36. Зонная структура металлов, диэлектриков и полупроводников. 37. Реальные структуры кристаллов 38. Энергетические эффекты химических процессов. 39. Общие термодинамические понятия. 40. Термодинамические параметры системы. 41. Равновесные и неравновесные процессы. 42. Термодинамические функции системы. 43. Внутренняя энергия, теплота, работа. 44. Первый закон термодинамики. 45. Термохимия. 46. Термохимические уравнения. 47. Второй закон термодинамики. 48. Энтропия системы. 49. Самопроизвольные процессы. 50. Энтропия реакции. 51. Вероятностное определение энтропии. 52. Энтропийный фактор процесса. 53. Термодимамические потенциалы. 54. Критерии самопроизвольного протекания процесса. 55. Фазовые равновесия. 56. Поверхностные явления. 57. Термодинамика растворов неэлектролитов. 58. Гетерогенные (фазовые) равновесия. 59. Однокомпонентные системы. 60. Гетерогенные (фазовые) равновесия. 61. Двухкомпонентные системы. 62. Химическое равновесие. 63. Термодинамика растворов электролитов. 64. Электропроводность растворов электролитов. 65. Электрохимические цепи 66. Основные понятия химической кинетики. 67. Кинетика химических реакций целого порядка. 68. Методы определения порядка реакции. 69. Влияние температуры на скорость химических реакций. 70. Кинетика сложных реакций. 71. Приближенные методы химической кинетики. 72. Катализ. 73. Фотохимические реакции. 74. Теории химической кинетики. 75. Химическая динамика. ВОПРОСЫ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ХАРАКТЕРА 1. На каких фактах основана атомистическая гипотеза Дальтона? 2. Какие факты доказывают реальность существования атомов? 3. Какие факты доказывают сложность строения атомов? 4. Что представляет собой α, β и γ-лучи? Какие из них являются частицами? 5. В чем планетарная модель атома Резерфорда не согласуется с представлениями классической физики? 6. Как объяснить, что один и тот же атом водорода сможет последовательно испустить фотоны, соответствующие сериям линий Лаймона, Пашена, Бреккета, Бальмера, Пфунда? 7. В чём заключаются недостатки модели атома Бора? 8. Почему волновые свойства обнаруживаются у пучков микрочастиц и не обнаруживаются у пуль, выпущенных из автомата? 9. В чём суть гипотезы де Бройля? 10. Из каких частиц состоит атомное ядро? 11. Что такое изотопы? Приведите примеры. 12. Что такое атомная единица массы? Чему равна ее величина, выраженная в граммах? 13. Что такое дефект массы? 14. Рассчитайте изменение массы вещества в ходе реакции 4Al+3O2=2Al2O3 в результате которой выделилось 3350 103 Дж. 15. Определите число молекул Н2 в 0,25 моль водорода. 16. Определите массу HCl, взятого в количестве 2 моль. 17. Вычислите абсолютную массу молекулы серной кислоты в граммах. 18. Определите массу водорода (г), содержащуюся в 3,01·1024 молекул метана. 19. Определите количество вещества, содержащегося в 55,8 г сульфата натрия. 20. Определите число молекул CH3COOH, содержащихся в 6 г этого вещества. 21. Массы протона и нейтрона составляют соответственно 1,00727647 и 1,00866501 а.е.м. Вычислите тепловой эффект реакции (кДж/моль) образования изотопа углерода 12С из нуклонов. 22. Тепловой эффект реакции образования изотопа кислорода 16О из нуклонов составляет 12,3·109 кДж/моль. Чему равна масса этого изотопа (а.е.м.)? 23. Что такое радиоактивность? Приведите примеры различных видов радиоактивности. 24. Во сколько раз (приблизительно) диаметр атома больше диаметра ядра? 25. Определите понятие "атом". Каким образом определяется радиус атома? 26. Что такое ангстрем (Ǻ), электронвольт (эВ)? 27. Что такое постоянная Планка? 28. Вычислите скорость электрона (по Бору) на первой орбите в атоме водорода. 29. На каком энергетическом уровне - I или 2-ом - энергия электрона больше? На каком из этих уровней прочность связи электрона с ядром больше? 30. На каком энергетическом уровне находится электрон в невозбужденном атоме водорода? 31. Вычислите энергию кванта электромагнитного излучения (по Бору) при переходе электрона с 3-го уровня на 1-ый; с 5-го на 2-ой; из бесконечности на 1-ый. 32. Что такое эмиссионный спектр? Как его получить? 33. Вычислите длину волны, соответствующей электрону, движущемуся по 1-ой боровской орбите в атоме водорода. То же для 2 и 3-орбит. 34. Рассчитайте длину волны, соответствующей спринтеру массой 70 кг, бегущему со скоростью 10 м/с. 35. Что такое волновая функция? плотность вероятности? радиальная плотность вероятности? 36. В чем разница между "орбитой" и "орбиталью"? 37. Что такое граничная поверхность? 38. Вычислите значения , 2, 4r22 для 1s-орбитали атома водорода на расстояниях 0,25a0, 0,5а0, a0, 3a0 и 10а0 от протона. 38. Вычислите значения , 2, 4r22 для 1s-орбитали атома водорода на расстояниях a0, 3a0 и 10а0 от протона, 39. Перечислите характеристики которыми отличаются 1s и 2s -орбитали; 2s - и 2p - орбитали. 40. Сколько p-орбиталей на уровне с n=3? 5? 41. Сколько d-орбиталей имеется на уровне с n=2? 3? 4? 42. Какие орбитали называются вырожденными? Приведите пример. 43. Почему не могут быть вырожденными в атоме s -орбитали? 44. Почему магнитное поле снимает вырождение p- и d-орбиталей? 45. Какова максимальная ёмкость электронного уровня? Чем она определяется? 46. Что такое спин электрона? 47. Сформулируйте принцип Паули. К каким системам он относится? 48. В чём суть правила Клечковского? 49. Сформулируйте и поясните правило Хунда. В каких случаях оно выполняется? 50. Почему электроны сначала заполняют орбитали с наименьшими значениями главного квантового числа n? Всегда ли это так? 51. Изобразите с помощью квантовых ячеек расположение электронов на орбиталях внешнего уровня элементов 3 и 4-го периодов периодической системы. 52. В чём причина заполнения 3d-подуровня после 4s-подуровня? 53. Напишите полные электронные конфигурации атомов элементов с порядковым номером 17 и 25. Назовите формирующие электроны этих элементов. 54. Напишите электронные конфигурации атомов хлора и марганца и ионов и . 55. Напишите электронную конфигурацию атомов фосфора и ванадия. Являются ли они аналогами? 56. Напишите электронные конфигурации следующих элементов: N, Si, Fе. 57. Напишите электронные конфигурации следующих элементов: Кr, Те, W. 58. Приведите электронную конфигурацию калия. Покажите как изменяются свойства элементов периода, в котором находится калий. 59. Напишите электронные конфигурации атомов Fe и F, а также ионов , , 60. Напишите электронную конфигурацию атома неона в первом возбужденном состоянии. 61. Могут ли электроны иона Аl3+ находиться на следующих орбиталях: а) 2р; б) 1р; в) 3d? 62. Какому атому, находящемуся в основном состоянии, соответствует электронная конфигурация валентного энергетического уровня 3s23p2. 63. Сформулируйте периодический закон Д.И.Менделеева. Обоснуйте его с точки зрения строения атомов. 64. Почему s-орбитали меньше экранируются от ядра внутренними заполненными электронами орбиталями, чем p- и d-орбитали? 65. Сколько элементов содержит Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева? Ответ поясните. 66. Что такое период, группа, подгруппа Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева? 67. По каким признакам элементы помещаются в одну группу? 68. Что общего (в строении атома, химических свойствах) у хрома и селена или хлора и марганца, помещенных в одну (соответственно VI и VII) группу? 69. Что такое s -, p -, d - и f-элементы? Приведите по 5 примеров из каждой группы. 70. Какие подгруппы называются главными? побочными? 71. Вычислите боровские радиусы 1s-орбиталей всех элементов 2-го периода. Какой вывод можно сделать об изменении размеров атомов в периоде? Постройте график зависимости. 72. Что такое радиус атома? 73. Что такое координационное число? 74. Чем объясняется относительно большая разница в радиусах атомов лантана и гафния, стоящих в одном периоде в соседних группах? 75. Что такое энергия ионизации? потенциал ионизации? В каких единицах они измеряются 76. Какие характеристики атома определяют величину ионизационного потенциала? 77. Как изменяется значение электроотрицательности в периодах с увеличением порядкового номера элемента. 78. Почему последовательные потенциалы ионизации атома возрастают? Чем объясняются скачки в их изменениях? 79. Что такое электроотрицательность? 80. Что такое химическая связь? 81. Какова природа химической связи? 82. Перечислите взаимодействия между образующими молекулу частицами, которые должны быть учтены при расчете энергии связи. 83. Что такое молекула? 84. Что такое молекулярная орбиталь? 85. Что общего и отличного у АО и МО? 86. Что значит: орбитали сближающихся атомов перекрываются? 87. Что такое ЛКАО-МО? 88. Что такое интеграл перекрывания? Как связана его величина с длинной связи? 89. Что такое длина связи? энергия связи? 90. Чему равна атомная единица (а.е.) расстояния? 91. Что такое связывающая, разрыхляющая МО, энергия которой из них больше? 92. Расположите в порядке возрастания энергии молекулярных орбиталей ψ и ψ* и АО φ1 и φ2 из которых образовались МО, приняв, что энергия 1 АО больше, чем 2. 93. В каком месте между ядрами в гомоядерной молекуле ψ_ = 0? 94. Какие МО называются - орбиталями? - орбиталями? 95. Перечислите, с какими p- и d-АО не взаимодействуют s-АО. Таких орбиталей 6. 96. Что общего и различного у s и x - МО (рис. 3)? 97. Перечислите принципы заполнения МО электронами. 98. Нарисуйте энергетическую диаграмму молекулы НеН. Что вы можете сказать о ее устойчивости? 99. Что такое кратность связи? Какова ее наименьшая величина? наибольшая? 100. Объясните, почему при одинаковой кратности связи молекула Н2+ значительно устойчивее (имеет большую энергию связи), чем Н2-? 101. Образуются ли МО при взаимодействии 1s - AO элементов 2-го периода? 102. Почему не образуются МО из сильно различающихся по энергии АО? 103. Постройте энергетические диаграммы молекул NO, CO, CN-, LiH, отметив энергии АО с соблюдением масштаба. Напишите электронные формулы. Укажите кратность связи. Сравните их дипольные моменты, магнитные свойства. К какому атому смещен максимум электронной плотности? 104. Что такое дипольный момент молекулы? В каких единицах он выражается? На каких свойствах вещества сказывается его величина? 105. Почему молекула CS более полярна, чем СО, несмотря на то, что разность электроотрицательностей элементов в первой из них меньше, чем во второй? (По Полингу относительные электроотрицательности С, О и S равны соответственно 2,5, 3,5 и 2,5.) 106. По каким свойствам вещества можно судить о наличии в его молекулах неспаренных электронов? 107. Какая связь называется ионной? 108. Может ли быть гетероядерная связь неполярной? 109. Почему молекула Н2О полярна, a CO2 нет? 110. Приведите по 2 примера полярных и неполярных гетероядерных молекул. 111. Назовите самые прочные двухатомные гомоядерную и гетероядерную молекулы. Почему именно эти молекулы обладают наибольшей энергией связи? Почему гетероядерная молекула прочнее? 112. Возможно ли соединение атомов, если волновые функции (орбитали) их валентных электронов не перекрываются? 113. Что такое мгновенный микродиполь? 114. Какой из трех типов ван-дер-ваальсовых сил дает наибольший вклад в энергию взаимодействия молекул? 115. Почему энергия взаимодействия повышается в ряду He, Ar, Xe? 116. Чем объясняется большая энергия ван-дер-ваальсова взаимодействия между неполярными атомами Хе, чем полярными молекулами HCl и даже NH3? 117. Почему температуры кипения НСl и NH3 выше, чем Хe? 118. Существует ли ван-дер-ваальсово взаимодействие между ионами? 119. Почему в ионном кристалле валентная зона каждого иона заполнена целиком? 120. Является олово металлом или неметаллом? 121. Какие вещества являются металлами? неметаллами? КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: «Отлично» (зачтено): студент сумел прочитать и понять вопрос, ответ дан на русском языке, студентом дан полный, в логической последовательности развернутый ответ на поставленные вопросы, где он продемонстрировал знания предмета в полном объеме учебной программы, достаточно глубоко осмысливает дисциплину, самостоятельно, и исчерпывающе отвечает на дополнительные вопросы, приводит собственные примеры по проблематике поставленного вопроса, решил предложенные практические задания без ошибок. «Хорошо» (зачтено): студент сумел прочитать и понять вопрос, ответ дан на русском языке, студентом дан развернутый ответ на поставленный вопрос, где студент демонстрирует знания, приобретенные на лекционных и семинарских занятиях, а также полученные посредством изучения обязательных учебных материалов по курсу, дает аргументированные ответы, приводит примеры, в ответе присутствует свободное владение монологической речью, логичность и последовательность ответа. Однако допускаются неточности в ответе. Решил предложенные практические задания с небольшими неточностями. «Удовлетворительно» (зачтено): студент сумел прочитать и понять вопрос, ответ дан на русском языке, студентом дан ответ, свидетельствующий в основном о знании процессов изучаемой дисциплины, отличающийся недостаточной глубиной и полнотой раскрытия темы, знанием основных вопросов теории, слабо сформированными навыками анализа явлений, процессов, недостаточным умением давать аргументированные ответы и приводить примеры, недостаточно свободным владением монологической речью, логичностью и последовательностью ответа. Допускается несколько ошибок в содержании ответа и решении практических заданий. «Неудовлетворительно» (не зачтено): студент не сумел прочитать и/или понять вопрос, либо ответ дан не на русском языке, либо студентом дан ответ, который содержит ряд серьезных неточностей, обнаруживающий незнание процессов изучаемой предметной области, отличающийся неглубоким раскрытием темы, незнанием основных вопросов теории, неумением давать аргументированные ответы. Выводы поверхностны. Решение практических заданий не выполнено. Студент не способен ответить на вопросы даже при дополнительных наводящих вопросах преподавателя. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС ФизХим 2023.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | И.А. Пресс | Основы общей химии [Электронный ресурс]: учебное пособие | Санкт-Петербург : Химиздат, 2006 | biblioclub.ru |
| Л1.2 | Г.В. Булидорова, Ю.Г. Галяметдинов, Х.М. Ярошевская | Формальная кинетика [Электронный ресурс]: учебное пособие | Казань : Издательство КНИТУ, 2012 | biblioclub.ru |
| Л1.3 | Н.А. Колпакова, С.В. Романенко, В.А. Колпаков | Сборник задач по химической кинетике [Электронный ресурс] : учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2016 | e.lanbook.com |
| Л1.4 | В.И. Елфимов, С.С. Бабкина, Е.М. Мясоедов, А.И. Ярошинский | Краткий курс химии с примерами решения задач и заданиями для самостоятельной работы [Электронный ресурс]: учебное пособие | Москва : Директ-Медиа, 2014 | biblioclub.ru |
| Л1.5 | В.В. Буданов, А.И. Максимов. | Химическая термодинамика [Электронный ресурс]: учеб. пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2017 | e.lanbook.com |
| Л1.6 | Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина | Электрохимия [Электронный ресурс]: учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2015 | e.lanbook.com |
| Л1.7 | Б.Н. Афанасьев, Ю.П. Акулова. | Физическая химия [Электронный ресурс]: учеб. пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2012 | e.lanbook.com |
| Л1.8 | В.А. Гуртов, Р.Н. Осауленко | Физика твердого тела для инженеров [Электронный ресурс]: учебное пособие | Москва : Техносфера, 2012 | biblioclub.ru |
| Л1.9 | В.В. Денисов, В.М. Таланов, И.А. Денисова, Т.И. Дрововозова ; под ред. В.В. Денисова, В.М. Таланова. | Общая и неорганическая химия [Электронный ресурс]: учебное пособие | Ростов : Феникс, 2013 | biblioclub.ru |
| Л1.10 | Л.Н. Блинов, И.Л. Перфилова, Т.В. Соколова. | Сборник задач и упражнений по общей химии [Электронный ресурс] : учебное пособие | анкт-Петербург : Лань, 2016 | e.lanbook.com |
| Л1.11 | Гамбург, Ю.Д. | Химическая термодинамика [Электронный ресурс] : учебник | Москва : Издательство "Лаборатория знаний", 2016 | e.lanbook.com |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Ким А. М. | Органическая химия [Электронный ресурс]: учебное пособие | Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2004 | biblioclub.ru |
| Л2.2 | А.Н. Васюкова [и др.] | Типовые расчеты по физической и коллоидной химии [Электронный ресурс]: учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2014 | e.lanbook.com |
| Л2.3 | В.В. Свиридов, А.В. Свиридов. | Физическая химия [Электронный ресурс]: учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2016 | e.lanbook.com |
| Л2.4 | под общ. ред. С.С. Нохрина ; сост. А.Ф. Гусева и др. | Общая и неорганическая химия [Электронный ресурс: учебный справочник | Екатеринбург : Издательство Уральского университета, 2012 | biblioclub.ru |
| Л2.5 | Н.Г. Рамбиди, А.В. Березкин | Физические и химические основы нанотехнологий [Электронный ресурс]: научная литература | Москва : Физматлит, 2009 | biblioclub.ru |
| Л2.6 | В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев. | Химия и физика полимеров [Электронный ресурс] : учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2014 | e.lanbook.com |
| Л2.7 | Вшивков, С.А. | Фазовые и структурные переходы жидкокристаллических наносистем [Электронный ресурс]: учебное пособие | Санкт-Петербург : Лань, 2012 | e.lanbook.com |
| 6.1.3. Дополнительные источники | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л3.1 | Новоженов В.А. | Введение в неорганическую химию ч.1-2: | Барнаул Изд-во Алт. Универ., 1998 | |
| Л3.2 | В.К. Варенцов, Р.Е. Синчурина, Е.М. Турло | Химия. Электрохимические процессы и системы [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие | Новосибирск : НГТУ, 2013 | biblioclub.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Интернет-портал "Университетская библиотека онлайн" | biblioclub.ru | ||
| Э2 | ЭБС "Лань" | e.lanbook.com | ||
| Э3 | ЭБС "Юрайт" | www.biblio-online.ru | ||
| Э4 | Физическая химия, автор Утемесов Р.М. | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Windows7, №лицензии 60674416 (бессрочная) Microsoft Office 2010 №лицензии 60674416 (бессрочная) 7-Zip AcrobatReaderMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека. www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека. www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека. www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека. http://www.biblioclub.ru/ интернет-портал «Университетская библиотека онлайн» www.intuit.ru/ Образовательный сайт https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=3759 / Образовательный портал АлтГУ | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| 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, мультимедийное оборудование стационарное или переносное) |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов молекулярной физике для широкого спектра задач в различных областях. Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Молекулярная физика» необходимо: - построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала; - систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям; - усвоить содержание ключевых понятий; - плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам. Для эффективного изучения практической части дисциплины «Молекулярная физика» рекомендуется: - систематически выполнять подготовку к практическим занятиям и лабораторным работам по предложенным преподавателем тема и методическим указаниям ; - своевременно выполнять практические задания, лабораторные работы. - своевременно и систематически защищать результаты своих экспериментальных исследований. В течение семестра студенты выполняют: - домашние задания (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ), выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение)на практических занятиях или перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли); - промежуточные задания, во время практических или лабораторных работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории или методике проведения экспериментальных заданий; - построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ; - обсуждают задания практических и лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других. |