Учреждение образования

«Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники»

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета

заочного, вечернего и

дистанционного обучения Ломако А.В.

"" 2008 г.

Регистрационный № УД /р Физическая химия Рабочая учебная программа для специальностей 1-41 01 02 Микро – наноэлектронные технологии и системы Факультет заочного, вечернего и дистанционного обучения Кафедра химии Курс Семестр Лекций 6 часов Экзамен – 3 семестр Практические занятия 2 часа Лабораторные занятия 8 часов Всего аудиторных часов Форма получения высшего по дисциплине 16 часов образования – заочная Всего часов по дисциплине 162 часа Рабочая учебная программа составлена на основе типовой учебной программы «Физическая химия» утвержденной Министерством образования Республики Беларусь 03.06.2008 г., регистрационный номер № ТД – I.050/ тип. и учебного плана специальностей Составитель Молочко А.П.

Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры химии протокол № от г.

Заведующий кафедрой химии, д.х.н., профессор Боднарь И.В.

Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета радиотехники и электроники Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

протокол №от_2008 г Председатель Короткевич А. В.

Согласовано Начальник ОМОУП Шикова Ц.С.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Цель преподавания дисциплины Дисциплина Физическая химия представляет собой самостоятельную фундаментальную дисциплину, обладающую специфическими методами исследования. Она устанавливает взаимосвязь физических и химических явлений, возросшая роль которых неоспорима в разработке новейшей технологии производства приборов и систем электронной техники, микро– и наноэлектроники и объясняет эти явления на основе фундаментальных положений и законов, стремится к их количественному описанию.

Цель преподавания дисциплины состоит в формировании у студентов теоретических знаний и практических навыков в области физической химии в связи с задачами и современными требованиями полупроводникового материаловедения и микроэлектроники. Целью изучения дисциплины является формирование у студентов научного мировоззрения, приобретения фундаментальных знаний и практических навыков в области не только физической химии, но и смежных с ней наук, с которыми студент встретится при изучении специальных дисциплин и в последующей практической деятельности.

Главное внимание при изучении дисциплины уделено кинетике и термодинамике химических и электрохимических процессов, протекающих в гетерогенных системах. Центральное место занимают вопросы установления взаимосвязи: состав системы, условия ее существования и свойства.

Полученные при изучении дисциплины фундаментальные знания обеспечат грамотное понимание новых научных фактов и помогут выработать правильный взгляд в новой еще мало исследованной области знаний.

Курс «Физическая химия» рассчитан на второй год обучения после изучения студентами программных вопросов курса «Химия» и должен послужить базой для изучения специальных дисциплин, таких как «Материалы и компоненты ЭТ», «Наноэлектроника», «Микроэлектроника» и др.

Важнейшей составной частью учебного процесса при изучении дисциплины «Физическая химия» является лабораторный практикум и практические занятия. Основная цель их состоит в закреплении теоретического материала, приобретении навыков экспериментирования, обработки экспериментальных данных и их анализа, доведения решения задачи до конечного числового результата, воспитания ответственности за результат расчета.

Задачи изучения дисциплины. В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление:

о роли физической химии в различных областях науки и техники, в том числе, оптоэлектроники, радиотехники, микро– и наноэлектроники, информатики;

о новейших достижениях в области химии и физической химии и возможности их практического использования;

знать:

основные теоретические положения и законы химической термодинамики и кинетики применительно к электрохимическим процессам и фазовым превращениям;

суть физико-химических процессов и явлений, отражающих взаимосвязь между составом, структурой, условиями синтеза и свойствами материалов для микро – и наноэлектроники;

тенденции развития основных направлений и методов физической химии в связи с современными требованиями микро – и наноэлектроники;

уметь:

использовать теоретические положения курса при изучении специальных дисциплин, основ технологии получения и использования новых материалов;

использовать методы термодинамического и комплексного физикохимического анализов для определения термодинамической совместимости материалов в приборах и твердотельных системах;

использовать основные законы химической термодинамики и кинетики в оценке критериев и скорости протекания желательных и нежелательных процессов.

в связи с современными требованиями микроэлектроники.

Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Курс "Физическая химия" включает в себя лекции, лабораторные и практические занятия, самостоятельную работу студентов, выполнение контрольной работы.

1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий Введение Физическая химия как теоретическая база развития материалов, приборов и элементов микро- и наноустройств.

1. Основы хими- Основные понятия и определения химической терческой термо- модинамики. Внутренняя энергия, теплота, работа.

динамики Первый закон термодинамики и его применение к физико-химических процессов. Законы Гесса и Лавуазье-Лапласа. Теплоемкость, зависимость тепловых эффектов от температуры. Закон Кирхгофа. Работа термодинамических процессов.

в различных термодинамических процессах. Термодинамический изохорный и изобарный потенциалы как критерии направленности процессов. Термодинамическая совместимость материалов. Характе- 1 ристические термодинамические функции. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Открытые системы. Химический потенциал – критерий протекания процессов и фазового равновесия.

Термодинамика химического равновесия. Термодинамический вывод константы равновесия, зависимость ее от температуры. Уравнения изотермы Тепловая теорема Нернста. Энтропия кристаллических веществ вблизи абсолютного нуля. Постулат 2. Фазовые рав- Термодинамические условия фазового равновесия.

новесия. Осно- Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Уравнение вы физико- Клаузиуса-Клапейрона и применение его к фазовым химического переходам 1-го рода. Закон распределения Нернстаанализа. Шилова. Коэффициент распределения, коэффициент Комплексный физико-химический анализ и его основные принципы. Правило фаз Гиббса. Р-Т диаграммы однокомпонентных систем. Термоанализ. 1 Построение Т-х диаграмм состояния бинарных систем. Основные виды диаграмм плавкости.

Диаграммы с дистектикой, перитектикой. Эвтектические и перитектические диаграммы с областями 3. Кинетика и Предмет и содержание электрохимии. Условия протермодинамика текания электрохимических процессов. Электродэлектрохими- ные потенциалы. Уравнение Нернста. Измерение ческих процес- величин стандартных электродных потенциалов.

сов. Классификация электродов. Основные типы гальванических элементов. Явление поляризации и деполяризации в гальванических элементах.

Электролиз. Сущность процесса электролиза. Факторы, определяющие последовательность разряда частиц на электродах. Явления поляризации и перенапряжения, потенциал разложения электролита.

Применение электрохимических процессов в технике. Химические источники тока, хемотронные устройства. Получение электрической энергии и экологические проблемы. Топливные элементы.

4. Кинетика и Коррозия металлов и термодинамические условия ее термодинамика протекания. Влияние окружающей среды на коррокоррозионных- зию металлов. Скорость коррозионных процессов.

Классификация коррозионных процессов по условиям и механизму их протекания.

Химическая и электрохимическая коррозия, причины возникновения. Методы защиты от коррозии.

тодная и протекторная защита. Применение ингибиторов.

Заключение Тенденции развития основных направлений и методов физической химии.

Примечание: Вопросы, выделенные курсивом, читаются аудиторно.

2. Перечень тем практических занятий, их содержание и объем в часах Практические занятия предусматривают изучение вопросов и задач, представляющих наибольшую сложность при выполнении контрольной работы.

1 Первый закон термоди- Расчет тепловых эффектов физиконамики. Энтальпия. Теп- химических процессов при ст. у. и заданловые эффекты физико- ной температуре химических процессов.

2 Фазовые равновесия. По- Правило фаз Гиббса. Анализ диаграмм стояния двухкомпонентных систем.

3. Перечень тем лабораторных работ, их наименование и объем в часах Основная цель проведения лабораторных занятий состоит в закреплении теоретического материала курса, развитии у студентов навыков выполнения эксперимента, обработки экспериментальных данных, осмысленного анализа и грамотного оформления результатов.

1 Фазовые равновесия. По- Термоанализ, построение диаграммы строение диаграмм плавко- плавкости. Расчет коэффициента рассти бинарных систем. За- пределения ста-Шилова. Определение коэффициента распределения.

2 Электрохимические про- Исследовать процессы в гальваничецессы и явления. Электро- ских элементах, при электролизе и Контрольная работа выполняется каждым студентом по индивидуальному заданию. Варианты заданий и содержание вопросов указаны в методических пособиях (разд. 5, п. 5.5).

4.1.1. Краткий курс физической химии /Под ред. С.Н. Кондратьева. – М.: В.Ш., 1978.

4.1.2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия /Под ред. А.Г. Стромберга.

– М.: В.Ш., 1988.

4.1.3. Коровин Н.В. Общая химия – М.: В.Ш., 2000.

4.1.4. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Т. Курс химии. – М.: В.Ш., 1975, 1983.

4.1.5. Даниэльс С.Ф., Олберти Р. Физическая химия /Перевод с анг. – М.: Мир, 4.1.6. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л.: Химия, 1983.

4.1.7. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля / Под ред.

С.Ф. Белевского. – М.: В.Ш., 1979.

4.2.1. Физическая химия. Строение вещества. Термодинамика, ч.1. Электрохимия.

Химическая кинетика и катализ, ч. 2. /Под ред. К.С. Краснова. – М.: В.Ш, 1995.

4.2.2. Глазов В.М. Основы физической химии. – М.: В.Ш, 1981.

4.3.3. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – Л.: Химия, 1983.

5. ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ, НАГЛЯДНЫХ

И ДРУГИХ ПОСОБИЙ, МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ И МАТЕРИАЛОВ,

ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

5.1. Боднарь И.В., Молочко А.П., Соловей Н.П. Лабораторный практикум по курсу "Физическая химия" для студентов специальностей МНТиС, КИС, ЭОСиТ – Мн.: БГУИР, 2008.

5.2. Методические указания и индивидуальные задания для самостоятельной работы студентов по курсу "Общая и физическая химия". Раздел "Фазовые равновесия. Диаграммы плавкости". – Мн.: МРТИ, 1989.

5.3. Боднарь И.В., Молочко А.П., Соловей Н.П. Методическое пособие по курсу "Общая и физическая химия". Раздел "Физико-химический анализ. Диаграммы состояния бинарных систем". – Мн.: МРТИ, 1992.

5.4. Методические указания и индивидуальные задания для практических занятий по курсу "Физическая химия". Раздел "Растворы электролитов. Электрохимические процессы и явления", – Мн.: БГУИР, 1995.

5.5. Химия. Учебно-методическое пособие для студентов ФЗВиДО всех спец.

БГУИР, в 2-х частях. Часть 2. / И.В. Боднарь, А.П. Молочко, Н.П. Соловей, А.А. Позняк – Мн.: БГУИР, 2005.

5.6. Боднарь И.В., Молочко А.П., Соловей Н.П. Методическое пособие к решению задач по курсу "Химия". Разделы "Растворы электролитов", "Электрохимические процессы и явления", – Мн.: БГУИР, 2001.

Рекомендуется использовать электронный учебно-методический комплекс по дисциплине "Физическая химия".

В качестве наглядных пособий используются таблицы и плакаты по соответствующим разделам тем.