УМКД 042-18-10.1.125/02-2013 Редакция № 1 от 18.09.2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД
УМКД 042-18-10.1.125
Программа дисциплины
Редакция №1
/02-2013
«Строение вещества»
от 18.09.2013г
для студентов
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
«СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА»
для специальности 5В060600 – «Химия»
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ
Семей
2013
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 2 из 12
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель ________ « 26 » августа 2013г Ж.Т. Лебаева
старший преподаватель
кафедры «Химия»
2. ОБСУЖДЕНО
2.1 На заседании кафедры
«Химия»
Протокол от « 28 » августа 2013г ., № 1
Заведующий кафедрой
________
Б.Х. Мусабаева
2.2 На заседании учебно-методического бюро факультета
Инженерно-технологический
Протокол от « 12 » сентября 2013г ., № 1
Председатель __________________
С.С. Толеубекова
3. УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно- методического
совета университета
Протокол от « 18 » сентября 2013г ., № 1
Председатель УМС __________________
подпись
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
Г.К. Искакова
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 3 из 12
Содержание
1
2
3
4
5
6
7
Общие положения
Содержание дисциплины и распределение часов по видам
занятий
Методические рекомендации по изучению дисциплины
Формат курса
Политика курса
Политика выставления оценок
Литература
4
5
6
7
7
7
12
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 4 из 12
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Общие сведения о преподавателе и дисциплине
Кафедра «Химия»
Контактная информация – тел: 35-05-90, учебный корпус № 9, кабинет № 416
Место проведения занятий – аудитория № 416
Количество кредитов по данной дисциплине – 2
1.2 Краткое описание дисциплины
Дисциплина «Строение вещества» занимает важное место в подготовке
бакалавров и является обязательной составной частью блока фундаментальных
дисциплин для студентов, обучающихся по специальности «Химия», так как
формирует у студентов знания, навыки и умения, способствующие его
профессиональной деятельности.
1.3 Целью данного курса является понимание основ теории строения
атомов и молекул, природы химической связи и движущих причин химической
реакции и формирование у студентов цельной и гармоничной картины
химических явлений.
1.4 Основная задача изучения дисциплины – тесное знакомство студентов
с конкретными расчетными схемами, понимание их возможностей и
ограничений и их активное применение к актуальным проблемам
теоретической и прикладной химии.
1.5 В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать теоретические основы учения о строении вещества;
- владеть основами теоретико-группового анализа и возможность
использования компьютерной химии в расчетных задачах курса;
- усвоить теории строения атомов и молекул;
- уметь применять основы современных теорий химической связи для
решения задач химической связи в конкретных веществах;
- понимать как сопоставлять результаты расчетов с полученными на
практике экспериментальными данными;
- иметь представление использования спектроскопических методов
исследования для решения химических задач;
- приобрести навыки использования спектроскопических методов
исследования для решения химических задач.
1.6 Пререквизиты курса:
1.6.1. Неорганическая химия
1.6.2. Методы обнаружения элементов
1.6.3. Химический количественный анализ
1.6.4. Химическая кинетика и электрохимия
1.6.5. Физические методы исследования
1.7 Постреквизиты курса:
1.7.1. Химическая физика
1.7.2. Коллоидная химия
1.7.3. Химия высокомолекулярных соединений
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 5 из 12
2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ
ПО ВИДАМ ЗАНЯТИЙ
Наименование темы
1
1
Элементарные
понятия
квантовой химии. Стереохимия
молекул
2
Теория
симметрии.
Элементарное введение в теорию групп
3 Энергетические состояния
молекул.
Теория
молекулярных спектров.
4. Вращательные состояния
молекул
5. Колебательные состояния
молекул
6. Колебательно-вращательные
состояния молекул.
7.
Электронные
состояния
молекул.
8.
Спектры
двухи
многоатомных молекул
9.
Химическая
связь
в
координационных
соединениях.
Электронная
спектроскопия
комплексных
молекул.
10. Теория молекулярных
орбиталей. Химическая связь.
Прикладная квантовая химия.
3
МЕТОДИЧЕСКИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
ЛК
2
1
Количество часов
СПЗ ЛБ СРСП
3
4
5
2
1
Таблица 1
Литер
СРС атура
6
7
1
[8.1.1]
[8.2.1]
2
1
-
1
1
[8.1.1]
[8.2.2]
2
1
-
1
1
[8.1.1]
[8.2.2]
1
2
-
1
1
1
1
-
2
2
1
2
-
2
2
1
1
-
2
2
2
1
-
1
1
2
2
-
2
2
[8.1.1]
[8.2.1]
[8.1.1]
[8.2.2]
[8.1.1]
[8.1.2]
[8.2.1]
[8.1.1]
[8.2.2]
[8.1.1]
[8.2.1]
[8.1.1]
[8.2.2]
2
2
-
2
2
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО
[8.1.1]
[8.1.3]
ИЗУЧЕНИЮ
В первой половине учебного года студенты 2 курса перегружены.
Следовательно, надо более равномерно распределять учебную нагрузку в
семестре и давать такое количество заданий, которое в обязательном порядке
было бы выполнено каждым студентом, и проводить тщательный контроль над
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 6 из 12
их выполнением. Для этого на кафедре имеются разнообразные формы
контроля.
Рассматривая эти связи как дидактические условия, при котором учебный
материал одних дисциплин преднамеренно включается в учебный материал
других для более полного раскрытия сущности изучаемых научных понятий,
законов, теории, для обучения студентов методике использования знаний и
навыков, полученных ранее.
Учитывая межпредметные связи, преподаватель может ссылаться на
знания студентов по той или иной дисциплине, давать материалы в большем
объеме, чем планировалось, и тем самым углублять знания слушателей.
В заключении необходимо отметить, что при планировании той или иной
лекции или лабораторно-практического занятия преподаватель должен
заблаговременно подумать о методе, порядке и месте их проведения с учетом
темы и конкретных возможностей их выполнения.
Рекомендации по использованию материалов учебно-методического
комплекса. Учебно-методические материалы, включаемые в УМКД, должны
отображать современный уровень развития науки, предусматривать логические
последовательные изложения учебного материала, использование современных
методов и технических средств интенсификации учебного процесса,
позволяющих студентам глубоко осваивать учебный материал и получать
навыки по его использованию на практике.
4 ФОРМАТ КУРСА
Регламентация учебных заданий, определения количества часов для
самостоятельной работы по каждой дисциплине приводит к четкости, ясности,
исключает разговоры о перегрузке, позволяет наладить контроль над тем,
чтобы не увеличивалась СРС по одной из дисциплин за счет других. Этот
вывод подтверждается мнениями студентов, высказаннами в ходе усных
опросов.
Анализ бюджета времени студентов указывает нам на большое
количество неучтенного времени. Недаром многие студенты жалуются на
неумение планировать свое время, оптимально его использовать. У части
студентов нет навыка рационального использования времени, трудового
распорядка дня; они живут по принципу «Как получится», нет ритма ни в
труде, ни в отдыхе, не в быту.
5 ПОЛИТИКА КУРСА
Требования к студенту в процессе изучения дисциплины:
- Посещение лекций, ведение конспекта обязательно. Допустимы пропуски по
уважительным причинам (наличие справки) с обязательной сдачей материала,
пропущенной лекции в форме, предложенной лектором.
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 7 из 12
- На лабораторные занятия студент допускается при наличии конспекта
лабораторной работы, знания хода выполнения работы.
- Обязательная подготовка к практическим занятиям.
- Лабораторные работы, обработка результатов эксперимента студентами
выполняются самостоятельно; использование готовых результатов исключено.
- Выполнение заданий и отчет по самостоятельной работе согласно графику.
- В лаборатории студент обязан быть в халате и соблюдать требования техники
безопасности.
Наш совет: нужен анализ затрата времени. Необходимы учет и контроль
за своим временем, бережное отношение к нему.
Можно ли програмировать свободное время студентов с учетом
их
индивидуальных возможностей, склонностей, потребностей, желаний, а также
запросов общества? Этой проблемой постоянно заниматься, создать для этой
группы опытных ученых – социологов, гигиенистов, психологов, физиологов.
6 ПОЛИТИКА ВЫСТАВЛЕНИЯ ОЦЕНОК
Примечание: реферат выполняется объемом 6-8 листов, формат А-4, в
компьютерном наборе (шрифт 14) или в рукописи виде соответственно объему.
Описание последовательности действий студента, или сценарий изучения
дисциплины.
1. Правильное расположения учебного материала с соблюдением
логической последовательности и ограниченной
связи с пройденным
материалом данного предмета и других дисциплин.
2.В зависимости от темы решаются вопросы о видах и методах
проведения занятий.
3.Теоретический курс закрепляется на лабораторно-практических
занятиях и в период происхождения практики и в т.ч. преддипломный.
Лабораторные занятия проводятся после изучения на лекции той или иной
темы.
Безусловно, при такой организации занятий развивается умение
мыслить, сопоставлять, анализировать. Формирование подобного мышления
базируется на системе межпредметных связей на всех этапах обучения и во
всех звеньях учебно-воспитательного процесса. Межпредметные связи
необходимы для глубокого усвоения студентами основ наук и активизации
познавательной деятельности. Они способствуют расширению кругозора,
развитию
познавательных
интересов,
повышению
активности
в
самостоятельном приобретении новых знаний и их применению на практике.
Посредством межпредметных связей можно протянуть смысловую нить от
одного предмета к другому, преодолеть их разобщенность, избежать
дублирования учебного материала. В учебном процессе такие связи стихийно
не возникают, их необходимо предварительно определять и целенаправленно
включать в рабочие программы, планы, а затем реализовывать во время
обучения.
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 8 из 12
Шкала оценок в буквенном эквиваленте, в баллах и процентах
Оценка по
Цифровой
Процентное
Оценка по
буквенной
эквивалент баллов содержание традиционной системе
системе
А
4,0
95-100
Отлично
А3,67
90-94
В+
3,33
85-89
В
3.00
80-84
хорошо
В2,67
75-79
С+
2,33
70-74
С
2,00
65-69
С1,67
60-64
Удовлетворительно
D+
1,33
55-59
D
1,00
50-54
Ғ
0,00
0-49
Неудовлетворительно
I
NA
Незаконченный
Р
прошел
Прошел дисциплину
При изучении дисциплины могут быть предусмотрены различные виды
текущего контроля знаний обучающихся:
1) устный опрос - контроль, проводимый после изучения материала по
одному или нескольким темам (разделам)
2) письменный контроль, предполагающий работу с поставленными
вопросами, решением задач, анализом ситуаций, выполнением практических
заданий по отдельным темам (разделам) курса;
3) комбинированный опрос - контроль, предусматривающий
одновременное использование устной и письменной форм оценки знаний по
одной или нескольким темам;
4) защита и презентация домашних заданий - контроль знаний по
индивидуальным или групповым домашним заданиям с целью проверки
правильности их выполнения, умения обобщать пройденный материал и
публично его представлять, прослеживать логическую связь между темами
курса;
5) дискуссия, тренинги, круглые столы - групповое обслуживание проблемного характера, позволяющих продемонстрировать навыки самостоятельного мышления и умение принимать решения;
6) тесты - совокупность заданий определенной формы (открытые, закрытые, комбинированные), позволяющие объективно и качественно оценить
учебные достижения обучающихся;
7) курсовое проектирование, выполнение курсовой работы предусматривается в соответствии с рабочим учебным планом и выполняется в
течение одного академического периода.
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 9 из 12
Распределение баллов по дисциплине
«Строение вещества»
Нед
Вид контроля
еля
1
2
1 Посещение и подготовка к
занятиям с 1 по 7 неделю
2
3
4
5
6
аудиторным
Выполнение ЛЗ «Симметрия молекул.
Нахождение элементов сим-метрии на
моделях. Точечные группы симметрии,
классификация
молекул
по
группам
симметрии». Конспект, отчет, контрольные
вопросы
Опрос лекции №1
Реферат
Выполнение ПЗ «Элементы теории групп.
Маточное
преобразование
координат.
Таблица характеров точечных групп».
Конспект, отчет, контрольные вопросы
Опрос лекции №2
Реферат
Выполнение ПЗ «Теория отталкивания
электронных пар валентных оболочек.
Нахождение геометрии молекул типа АХmЕn
и определение их точечных групп». Конспект,
отчет, контрольные вопросы
Опрос лекции №2
Реферат
Выполнение ПЗ «Электрический дипольный
момент молекулы. Определение полярных и
неполярных молекул и их изомеров по
симметрии». Конспект, отчет, контрольные
вопросы
Опрос лекции №3
Реферат
Выполнение ПЗ «Полярность и анизотропия
поляризуемости
молекул,
молярная
рефракция. Расчет молярных рефракции».
Конспект, отчет, контрольные вопросы
Опрос лекции №3
Реферат
Всего
баллов
3
30
Таблица 2
Примечание
4
Преподаватель
отмечает
факт
отсутствия
обучающегося на
занятиях
30
ПЗ 1
8
20
15
СРОП
СРО 1
ПЗ 2
4
10
15
СРОП
СРО 2
ПЗ 3
4
10
15
СРОП
СРО 3
ПЗ 4
4
10
15
СРОП
СРО 4
ПЗ 5
5
10
СРОП
СРО 5
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
7
Редакция № 1 от 18.09.2013
Выполнение ПЗ «Энергетическое состояние
молекул. Вращение и вращательное состояние
молекул. Расчеты мо-лекулярных параметров
по вращательным спектрам». Конспект, отчет,
контрольные вопросы
Опрос лекции №4
Реферат
Рубежный контроль 1 – тестирование по
материалам лекций 1-7 неделю
Итого баллов по результатам обучения с 1 по 7 неделю
Посещение и подготовка к аудиторным
занятиям с 8 по 15 неделю
8
9
10
11
12
Выполнение ПЗ «Колебательное состояние в
гармоническом приближении и с учетом
ангорманичности.
Определение
энергии
диссоциации
двухатомных
молекул».
Конспект, отчет, контрольные вопросы
Опрос лекции №5
Реферат
Выполнение ПЗ «Колебательно-вращательное
состояние молекул. Расчет молекулярных
параметров». Конспект, отчет, контрольные
вопросы
Опрос лекции №6
Реферат
Выполнение ПЗ «Определение активных
колебаний в ИК и КРС-спектрам методом
анализа
активности
колебаний
по
симметрии». Конспект, отчет, контрольные
вопросы
Опрос лекции №7
Реферат
Выполнение ПЗ «Электронные состояния
двухатомных и многоатомных молекул, их
характеристика и классификация. Симметрия
электронных волновых функций». Конспект,
отчет, контрольные вопросы
Опрос лекции №8
Реферат
Выполнение ПЗ «Атомные термы. Связь
Рассела-Саундерса».
Конспект,
отчет,
контрольные вопросы
Страница 10 из 12
15
ПЗ 6
5
15
60
СРОП
СРО 6
ПЗ 6
300
30
Преподаватель
отмечает факт
отсутствия
обучающегося на
занятиях
13
ПЗ 7
4
9
13
СРОП
СРО 7
ПЗ 8
4
9
13
СРОП
СРО 8
ПЗ 9
4
9
13
СРОП
СРО 9
ПЗ 10
4
9
13
СРОП
СРО10
ПЗ 11
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
13
14
15
Редакция № 1 от 18.09.2013
Опрос лекции №8
Реферат
Выполнение
ПЗ
«Спектроскопия
комплексных
соединений.
Спектроскопические диаграммы Оргела, ТанабеСугано». Конспект, отчет, контрольные
вопросы
Опрос лекции №9
Реферат
Выполнение
ПЗ
«Квантовохимические
расчеты простым методом МО Хюккеля с
использованием теории групп». Конспект,
отчет, контрольные вопросы
Опрос лекции №9
Реферат
Выполнение ПЗ «Расчет дипольных моментов
неальтернарных углеводородов, порядков
связей, зарядов на атоме, индексов свободной
валентности.
Определение
свойств
на
основании
простого
метода
Хюкеля».
Конспект, отчет, контрольные вопросы
Опрос лекции №10
Реферат
Рубежный контроль 2 – тестирование по
материалам лекций 8-15 неделю
Итого баллов по результатам обучения с 8 по 15 неделю
Страница 11 из 12
4
9
13
СРСП
СРС 11
ПЗ 12
4
10
13
СРОП
СРО 12
ПЗ 13
3
10
14
СРОП
СРО 13
ПЗ 13
3
10
60
СРОП
СРО13
ПЗ 13
300
Итого баллов за экзамен
400
Итого баллов за академический период
1000
Перечень тем для самостоятельной работы обучающегося
1. Метод отталкивания электронных пар валентной оболочки.
2. Стереохимия в методе МО, локализованные и делокализованные МО
3. Диаграмма Уолша для молекул типа АХ2, АХ3, АХ4. Современные
представления о гибридизации.
4. Электрический дипольный момент в классической теории и квантовой
механике. Полярные и неполярные вещества.
5. Связь молекулярных постоянных - дипольного момента и поляризуе-мости с
макроскопическими
характеристиками
веществ
(диэлектрической
проницаемостью и показателем преломления). Уравнение Дебая и КлаузиусаМоссоти. Молекулярная рефракция. Уравнение Лоренц-Лоренца.
6. Эмпирическая схема расчетов рефракции и применение для объяснения
строения молекул. Правило аддитивности.
7. Магнитный момент и магнитная восприимчивость молекулы.
8. Спектроскопия как метод регистрации изменения энергии молекул (частиц).
Виды и основные понятия молекулярной спектроскопии.
УМКД 042-18-10.1.125/02-2013
Редакция № 1 от 18.09.2013
Страница 12 из 12
9. Микроволновая спектроскопия. Определение длины волны связей.
Изотопный эффект. Влияние нежесткости.
10. Основная частота, обертоны.
11. Q, P, R- ветви вращательной структуры ИК и КРС-спектров. Применение
ИК и КРС-спектроскопии для исследования строения органических,
неорганических и координационных соединений.
12. Применение электронной спектроскопии для изучения строения молекул в
органической химии.
13. Прикладная квантовая химия. Квантово-химические расчеты простым
методом Хюккеля. Правило ароматичности. Аннулены. Альтернантные
углеводороды.
7 ЛИТЕРАТУРА
7.1 Основная литература
7.1.1 Бажин Н.М. Задачи по строению вещества. - Новосибирск: НГУ, 1977.
7.1.2 Драго Р. Физические методы в химии. Т.1,2 - М.: Мир, 1981.
7.1.3 Краснов К.С. Молекулы и химическая связь. - М.,1983.
7.1.4 Минкин Б.И., Симкин Б.Я. Теория строения молекул. - М.: ВШ, 1979.
7.1.5 Мальцев А.А. Молекулярная спектроскопия. - М.:МГУ, 1980.
7.1.6 Татевский В.М. Строение молекул. - М.: Химия 1977.
7.1.7 . Яцимирский К.Б., Яцимирский В.К. Химическая связь.- Киев: ВШ, 1975
7.2 Дополнительная литература
7.2.1 Бенуэлл К. Основы молекулярной спектроскопии. - М. Мир, 1985.
7.2.2 Ногради М. Стереохимия. - М.: Мир,1984.
7.2.3 Фларри Р. Квантовая химия. - М.: Мир, 1985.