Ознакомить с основными принципами неорганического синтеза.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОУ ВПО «Кемеровский Государственный Университет»
Химический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Декан химического факультета
профессор Денисов В.Я.
_______________________
"_____"__________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
Неорганический синтез
Направление подготовки
020100 Химия, Б3.ДВ3
Профиль подготовки
Химия
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Кемерово 2011
1. Цели освоения дисциплины
Основная цель освоения дисциплины «Неорганический синтез» - дать
студенту теоретические представления о различных методах синтеза
неорганических соединений, их разделения и очистки, освоение
методологии осуществления целенаправленного синтеза.
Задачи:
 Ознакомить с основными принципами неорганического синтеза.
 Рассмотреть различные методы синтеза неорганических материалов, в
том числе с некоторые методы синтеза наноматериалов.
 Ознакомить студентов химического факультета с методами разделения
и очистки в неорганическом синтезе.
 Сформировать представление о физико-химических основах и
технологических схемах производства основных неорганических
соединений.
 Ознакомить
с
санитарно-гигиеническими
требованиями
и
промышленной
безопасностью
при
производстве
основных
неорганических соединений.
 2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Неорганический синтез» относится к вариативной части
учебного цикла Б.3 «Профессиональный цикл» ФГОС ВПО третьего
поколения подготовки бакалавра по направлению 020100 – Химия.
Для успешного освоения дисциплины необходимо хорошо владеть
знаниями следующих дисциплин, относящихся к различным циклам учебной
программы: экономика, математика (основы математического анализа),
общая физика (молекулярная физика и термодинамика), неорганическая
химия, аналитическая химия, физическая химия.
Освоение дисциплины «Неорганический синтез» способствует лучшему
усвоению некоторых разделов дисциплин «Химическая технология»,
«Техногенные системы и экологический риск», дисциплин специализации,
относящихся к базовой части общепрофессиональных дисциплин.
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины «Неорганический синтез»

представляет основные химические, физические и технические аспекты
химического промышленного производства с учетом сырьевых и
энергетических затрат (ПК-5);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: основные принципы неорганического синтеза; основные методы
синтеза неорганических соединений; основы производства, технологические
схемы, санитарно-гигиенические требования и промышленную безопасность
2
при производстве аммиака, серной кислоты, азотной кислоты,
кальцинированной соды; методы разделения, очистки в неорганическом
синтезе.
Уметь: теоретически понимать физико-химические основы различных
методов неорганического синтеза; систематизировать знания в планировании
неорганического синтеза; закреплять уже полученные и освоенные новые
практические навыки при синтезе, разделении и очистке.
4. Структура и содержание дисциплины Неорганический синтез
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72
часа.
4.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах)
4.1.1. Объём и виды учебной работы (в часах) по дисциплине в целом
Вид учебной работы
Общая трудоемкость базового
модуля дисциплины
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Семинары
Самостоятельная работа
В том числе:
Творческая работа (рефераты)
И (или) другие виды самостоятельной
работы
Вид промежуточного контроля
Вид итогового контроля
Всего часов
72
36
36
36
16
20
фронтальный опрос
зачет
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную
работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Общая
трудоёмко
сть (часах)
Неделя
семестра
№
п/
п
Раздел
Дисциплины
Семестр
4.1.2. Разделы базового обязательного модуля дисциплины и
трудоемкость по видам занятий (в часах)
Формы
текущего
контроля
успеваемо
сти (по
3
1
2
3
Основные
7
принципы
неорганическ
ого синтеза.
Методы
синтеза
неорганическ
их
материалов.
Методы
7
разделения и
очистки
в
неорганическ
ом синтезе
Технологичес 7
кий
синтез
основных
неорганическ
их
соединений
все
го
Учебная
работа
лекц Пра
ии
кт.
В.т.ч
.
акти
вны
х
фор
м
Сам
неделям
осто семестра)
ятел
Форма
ьная промежуто
рабо
чной
та
аттестаци
и (по
семестрам
)
14
Фронтальн
ый опрос
1-10
34
20
-
10
1112
10
4
-
2
6
Фронтальн
ый опрос
1318
28
12
-
28
16
Защита
рефератов
4.2 Содержание дисциплины
Содержание разделов базового обязательного модуля дисциплины
№
Наименовани Содержание
е раздела
дисциплины
дисциплины
раздела Результат
обучения,
формируемые
компетенции
4
1
Основные
принципы
неорганическо
го
синтеза.
Методы
синтеза
неорганически
х материалов.
Равновесные
и
генеалогические
синтезы.
Реакции
в
гомогенных
условиях.
Реакции
в
гетерогенных системах. Методы
синтеза,
использующие
активирующее воздействие на
реагирующее
вещество
различных
видов
энергии:
Фотохимические
реакции.
Радиационно-химические
реакции. Химические реакции в
плазме.
Самораспространяющийся
высокотемпературный синтез.
Электросинтез:
Электрохимическое окисление и
восстановление.
Электрохимический синтез на
анодах.
Электрохимический
синтез
на
катодах.
Электрохимическое
инициирование.
Методы синтеза, связанные
с замораживанием равновесий:
Соконденсация из газовой фазы.
Матричный синтез.
Окислительновосстановительные процессы:
Окислительновосстановительные реакции в
водных
растворах.
Окислительновосстановительные реакции в
неводных
растворах.
Окислительновосстановительные реакции в
газовой фазе.
Использование
равновесных
диаграмм
состояния
в
неорганическом
синтезе:
Диаграммы состояния двойных
равновесных
систем.
Диаграммы состояния тройных
водно-солевых систем.
Знать:
основные
принципы
неорганического
синтеза;
основные
методы
синтеза
неорганических
соединений.
Уметь:
теоретически
понимать физикохимические
основы различных
методов
неорганического
синтеза;
систематизировать
знания
в
планировании
неорганического
синтеза
5
2
Методы
разделения и
очистки
в
неорганическо
м синтезе
Классификация веществ по
степени
чистоты.
Кристаллизация и осаждение из
растворов.
Метод
избирательного
окислениявосстановления.
Метод
химических
транспортных
реакций.
Избирательное
комплексообразование
в
растворах.
Очистка
неорганических соединений и
разделение их смесей методами
ректификации, сублимации и
газовой
хроматографии.
Ионообменные методы очистки
веществ.
Экстракционный
метод
синтеза,
концентрирования, очистки и
разделения
неорганических
веществ.
Знать:
методы
разделения,
очистки
в
неорганическом
синтезе.
Уметь:
закреплять
полученные
и
освоенные новые
практические
навыки
при
разделении
и
очистке
неорганических
соединений.
3
Технологическ
Синтез серной кислоты. Знать:
ий
синтез Камерный способ. Контактный основы
основных
способ.
Усовершенствование
производства,
неорганически синтеза серной кислоты.
х соединений
Физико-химические основы технологические
синтеза
аммиака.
Методы схемы, санитарнополучения азота и водорода.
гигиенические
Синтез аммиака при среднем
требования
и
давлении и давлении 300 атм.
Физико-химические основы промышленную
синтеза
азотной
кислоты. безопасность при
Синтез азотной кислоты под
атмосферным
давлением. производстве
Концентрирование
азотной аммиака, серной
кислоты. Основные стадии кислоты, азотной
процесса
получения азотной
кислоты,
кислоты прямым синтезом.
Синтез кальцинированной кальцинированной
соды.
Метод
Леблана. соды.
Аммиачный
метод
(метод
братьев Сольве).
6
5. Образовательные технологии
Для эффективной реализации целей и задач ФГОС ВПО, для воплощения
компетентностного подхода в преподавании используются следующие
образовательные технологии и методы обучения.
Вид
занятия
Лекции
Технология
Технология
проблемного
обучения
Самостоят Технологии
ельная
концентриров
работа
анного,
модульного,
дифференцир
ованного
обучения
Цель
Формы и методы
обучения
Усвоение
Лекция-объяснение,
теоретических
лекция-визуализация,
знаний,
развитие лекция-объяснение с
мышления,
частичным
формирование
привлечением формы
профессионального
дискуссии, беседы.
интереса к будущей
деятельности
Развитие
Индивидуальные,
познавательной
групповые
самостоятельности,
обеспечение гибкости
обучения,
развитие
навыков работы с
различными
источниками
информации,
развитие
умений,
творческих
способностей.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
№
Виды
самостоятельной
работы
Подготовка к
лекционным
занятиям
2
Подготовка к сдаче
зачета
* список литературы
1
Формы контроля
Фронтальный
опрос
зачет
Сроки
контрольнозачетных
мероприятий,
неделя
семестра
1-18
Учебнометодическое
обеспечение*
17-19
1-15
1, 2, 8, 12, 15
7
Контроль знаний студента осуществляется проведением устного и
фронтального опросов, защиты рефератов и зачета по окончании курса.
 Темы рефератов
1. Химические предприятия Кемеровской области.
2. Производственное объединение «АЗОТ».
3.Производственное объединение «Химпром».
4. Новые направления синтеза неорганических веществ.
5. Получение аммиачной селитры на КОАО «Азот».
6. Анализ и технологическая оценка химического производства.
7. Коксохимическое производство.
8. Технология производства соляной кислоты на ОАО ПО «Химпром».
9. Производство пероксида водорода.
10. Производство стали и чугуна.
11. Производство гидроксида натрия.
12. производство борной кислоты.
13. Получение и применение нанотрубок.
14. Синтез и применение фуллеренов.
15. Способы получения искусственных алмазов.
Вопросы к зачету
1. Основные принципы неорганического синтеза.
2. Диаграммы состояния двойных равновесных систем.
3. Диаграммы состояния тройных водно-солевых систем.
4. Методы синтеза, связанные с замораживанием равновесий.
5. Соконденсация из газовой фазы.
6. Методы синтеза, связанные с замораживанием равновесий.
7. Матричный синтез.
8. Окислительно-восстановительные реакции в водных растворах.
9. Окислительно-восстановительные реакции в неводных растворах.
10. Окислительно-восстановительные реакции в газовой фазе.
11. Электросинтез. Электрохимическое окисление и восстановление.
12. Электрохимический синтез на анодах.
13. Электрохимический синтез на катодах.
14. Электрохимическое инициирование.
15. Фотохимические реакции.
16. Радиационно-химические реакции.
17. Химические реакции в плазме.
18. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез.
19. Методы разделения и очистки в неорганическом синтезе.
Классификация веществ по степени чистоты.
20. Кристаллизация и осаждение из растворов.
21. Метод избирательного окисления-восстановления.
22. Метод химических транспортных реакций.
23. Избирательное комплексообразование в растворах.
8
24. Очистка неорганических соединений и разделение их смесей методами
ректификации, сублимации и газовой хроматографии.
25. Ионообменные методы очистки веществ.
26. Экстракционный метод синтеза, концентрирования, очистки и
разделения неорганических веществ.
27. Физико-химические основы окисления SO2 в SO3 при синтезе серной
кислоты.
28. Камерный способ синтеза серной кислоты.
29. Контактный способ синтеза серной кислоты.
30. Усовершенствование синтеза серной кислоты.
31. Физико-химические основы синтеза аммиака.
32. Методы получения азота и водорода, используемые при синтезе
аммиака.
33. Синтез аммиака при среднем давлении.
34. Синтез аммиака при давлении 300 атм.
35. Физико-химические основы синтеза азотной кислоты.
36. Синтез азотной кислоты под атмосферным давлением.
37. Концентрирование азотной кислоты.
38. Основные стадии процесса
получения азотной кислоты прямым
синтезом.
39. Синтез кальцинированной соды. Метод Леблана.
40. Синтез кальцинированной соды. Аммиачный метод (метод братьев
Сольве).
7.
Учебно-методическое
и
информационное
обеспечение
дисциплины
а) основная литература:
1.
Химическая технология неорганических веществ: В 2 кн./ Т. Г.
Ахметов, Р. Т. Порфильева, Л. Г. Гайсин и др.; Под ред. Т. Г. Ахметова. – М.:
Высш. шк., 2002. 668с., 533 с.
2.
Свиридов, В.В. Неорганический синтез: Учебное пособие / В. В.
Свиридов, Г.А. Попкович, Е.И. Василевская. – Мн.: Унiверсiтэцкае, 2000. 224
с.
3.
Некрасов, Б.В. основы общей химии: В 2 томах. – СПб.:Изд-во
«Лань», 2003. 656 с., 688 с.
4.
Гусев, А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А.
И. Гусев – М.: Физматлит, 2005. 410 с.
5.
Пул, Ч. Нанотехнологии / Ч. Пул, Ф. Оуэнс – М.: Техносфера,
2006. 334 с.
6.
Ксенофонтова, М. Теоретические основы прогрессивных
технологий / М. Ксенофонтова, Н. В. Заглядимова, А. Н. Пряхин – М.:
ГРОТУПС, 2002. 69 с.
7.
Кутолин, С. А. Введение в теорию технологических процессов /
С. А. кутолин, Г. М. Писиченко – Новосибирск: Chem.Lab.NCD. 2000. 176 с.
8.
Бесков, С. В. Общая химическая технология / С. В. Бесков – М.:
9
Академкнига, 2006. 752 с.
б) дополнительная литература:
9.
Руководство по неорганическому синтезу. /Под ред. Г.Брауэра. М.: Мир, 1985. Т.1-6. 361 с.
10.
Барнард, А. Теоретические основы неорганической химии / А.
Барнард - М.: Мир, 1968. 361 с.
11.
Терни, Т. Механизмы реакций окисления-восстановления / Т.
Терни - М.: Мир, 1968. 234 с.
12.
Амелин, А. Г. Производство серной кислоты / А. Г. Амелин - М.:
Химия, 1967. 472 с.
13.
Михеева, В. И. Метод физико-химического анализа в
неорганической химии / В. И. Михеева - М.: Наука, 1975. 272 с.
14.
Ключников, Н. Г. Неорганический синтез / Н. Г. Ключников – М.:
Просвещение, 1988.
15.
Карякин, Ю.В. Чистые химические вещества / Ю. В. Карякин, И.
И. Ангелов - М.: Химия, 1974. 408 с.
в) Интернет-ресурсы
Автор
Ахметов Т. Г.,
Порфильев Р. Т.,
Гайсин Л. Г.
Свиридов В. В.,
Попкович Г. А.,
Василевская Е. И.
Некрасов Б. В.
Пул Ч,
Оуэнс Ф.
Ксенофонтова М
Заглядимова Н. В,
Пряхин А. Н.
Кутолин С. А.,
Писиченко Г. М.
Бесков В. С.
Гусев А. И.
Химическая
технология
неорганических веществ: в 2х книгах
Неорганический синтез
2002
Кол-во экз. в
библ-ке на
момент
утверждения
программы
20
2000
12
Основы общей химии: в 2-х
томах
Нанотехнологии
2003
10
2006
5
Теоретические
основы
прогрессивных технологий
2002
1
Введение
в
теорию
технологических процессов
Общая
химическая
технология
Наноматериалы,
наноструктуры,
2000
1
2006
1
2005
5
Наименование
Год
издани
я
10
нанотехнологии
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебная дисциплина «Неорганический синтез» должна быть обеспечена
учебно-методической документацией и материалами, указанными в разделе 7
данной рабочей программы. Так же необходим дисплейный класс (в
стандартной комплектации) для доступа к сети Интернет (во время
самостоятельной подготовки).
11
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с
учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки
020100-химия, «Неорганическая химия»
Автор Кожухова Т.Ю.
Рецензент (ы) _________________________
Рабочая программа дисциплины
обсуждена на заседании кафедры
Протокол
№
от «
»
201
г.
Зав. кафедрой ________________________ Суровой Э.П.
(подпись)
Одобрено методической комиссией факультета
Протокол
№
от «
»
201
г.
Председатель ________________________ Серебренникова Н.В.
(подпись)
12