[ Белорусский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Декан химического факультета
Белорусского государственного университета
Д.В. Свиридов
(дата утверждения) Регистрационный № УД-/р.
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ (ЭЛЕКТРОХИМИЯ)
Учебная программа для специальности 1-31 05 01 Химия (по направлениям) Направления специальности:1-31 05 01-01 научно-производственная деятельность 1-31 05 01-02 научно-педагогическая деятельность Факультет химический (название факультета) Кафедра электрохимии (название кафедры) Курс (курсы) третий _ Семестр (семестры) 5_ Лекции 20 Экзамен _5_ (количество часов) (семестр) Практические (семинарские) занятия _14_ Зачет _ (количество часов) (семестр) Лабораторные занятия _26_ Курсовой проект (работа) _ (количество часов) (семестр) Всего аудиторных часов по дисциплине _ (количество часов) Всего часов Форма получения по дисциплине 91_ высшего образования _очная (количество часов) Составил(а) Е.В. Павлечко, кандидат химических наук, доцент 2011 г.
Учебная программа составлена на основе типовой учебной программы «Физическая химия» 09.03.2010, регистрационный номер №ТД-G.252/тип.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению кафедрой _электрохимии (название кафедры) 30.08.2011, №1_ (дата, номер протокола) Заведующий кафедрой Е.А. Стрельцов (подпись) (И.О.Фамилия) Одобрена и рекомендована к утверждению методической комиссией химического факультета Белорусского государственного университета (дата, номер протокола) Председатель _ (подпись) (И.О.Фамилия)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Современная физическая химия представляет собой одну из фундаментальных дисциплин химического цикла и является теоретической основой современной химии. Она служит теоретической базой современной химической технологии, дает возможность количественного описания физикохимических процессов, протекающих в различных условиях, создает научную основу для разработки новых классов функциональных материалов с заданным комплексом свойств. Электрохимия, наряду с химической термодинамикой и химической кинетикой, является одним из основных разделов физической химии.Изучение электрохимии показывает, что универсальные физикохимические закономерности связывают воедино все области химии и естествознания независимо от объекта исследования и находят успешное применение для решения конкретных практических задач. Изучение взаимосвязи химических и физических явлений на границе раздела двух фаз, в которых принимают участие заряженные частицы, и установление соответствующих закономерностей основная задача электрохимии.
С целью предсказания хода электрохимических процессов и их конечных результатов электрохимия исследует равновесные физико-химические свойства растворов электролитов, неравновесные явления в растворах электролитов, термодинамику электрохимических систем и кинетику электродных процессов.
Полученная при этом информация дает возможность планировать и целенаправленно управлять электрохимическими процессами, обеспечивать оптимальные условия их проведения, разрабатывать и внедрять современные энергоэффективные технологии, получать продукцию с требуемыми свойствами, выполнять нормы и требования охраны окружающей среды от вредных промышленных загрязнений.
Дисциплина «Электрохимия» является одной из основных дисциплин, необходимых для дальнейшего изучения многих общепрофессиональных и специальных дисциплин химического цикла, таких как «Общая химическая технология», «Аналитическая химия», «Химия твердого тела» «Химия окружающей среды», «Основы энергосбережения» и др.
Таким образом, целью изучения электрохимии является:
получение студентом фундаментальных знаний, необходимых для последующего освоения общепрофессиональных дисциплин и дисциплин специализации;
формирование у студентов научного мировоззрения и химического мышления, которые позволят будущему специалисту выбирать или разрабатывать оптимальный, научно обоснованный способ решения конкретной научной или производственной задачи.
Успешное освоение учебной программы по электрохимии предусматривает освоение студентами ряда предшествующих дисциплин учебного плана, таких как «Физика» (разделы: теория жидкого и твердого состояния, электричество и др.), «Высшая математика» (разделы: методы дифференциального и интегрального исчислений, методы решения дифференциальных уравнений, основы математического анализа и др.), «Неорганическая химия», «Аналитическая химия» и др. Необходимо также владение средствами вычислительной техники и основами информационных технологий.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
Номер раздела, темы, занятия Основы теории сильных электролитов ДебаяГюккеля. Применение результатов теории к применение. Мембранные электроды.Связь между ЭДС гальванического элемента и максимальной работой окислительновосстановитель-ной реакции. Термодинамика гальванического элемента. Практическое применение метода измерения ЭДС гальванических элементов.
электрод – электролит. Уравнения Липпмана.
Потенциал нулевого заряда. Емкость двойного электрического слоя. Понятие идеально поляризуемого электрода. Модели строения двойного электрического слоя.
Электродное перенапряжение. Уравнение Тафеля.. Концентрационная поляризация. Три основных уравнения диффузионной кинетики и их использование. Поляризационные кривые.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА
Номер раздела, темы, занятия активности. Основы теории сильных электролитов ДебаяГюккеля. Применение результатов теории к сильным и слабым электролитам. Современные представления о растворах электролитов.5. Удельная, эквивалентная и молярная электропроводность 2 2 6 4 Осн.:/ 7,6,8/ Осн.:/1-5/ Инд.задания определение степени и константы диссоциации слабого электролита, растворимости и произведения растворимости труднорастворимых соединений. Основы теории ДебаяГюккеляОнзагера. Эффекты Вина и ДебаяФалькенгагена.
6. Числа переноса ионов и их экспериментальное определение 2 1 6 3 Осн.:/ 7,6,8/ Осн.:/1-5/ Инд.задания Электропроводность и основные механизмы переноса заряда в неводных растворах, ионных расплавах и твердых электролитах.
7. Природа скачка потенциала на границе раздела фаз. 1+1 кср 1+2 кср 3 Осн.:/ 7,6/ Осн.:/1-5/ Коллоквиум, Электрохимический потенциал. Электродный потенциал. (разд. (разд. Доп.: /5,6/ Доп.:/1-4/ контрольная работа ЭДС равновесной электрохимической цепи. Международная 1-7) 1-7) конвенция об ЭДС и электродных потенциалах.
8. Классификация электродов. Электроды первого, второго и 2 2 6 3 Осн.:/ 7,6,8/ Осн.:/1-5/ Инд.задания электроды. Стандартный водородный электрод и его применение. Мембранные электроды.
окислительно-восстановитель-ной реакции. Термодинамика гальванического элемента. Практическое применение метода измерения ЭДС гальванических элементов.
заряда. Емкость двойного электрического слоя. Понятие идеально поляризуемого электрода. Модели строения двойного электрического слоя.
поляризация. Три основных уравнения диффузионной кинетики и их использование. Поляризационные кривые.
12. Электрохимическая коррозия и способы защиты металлов 1+1 кср 2 кср 2 Осн.:/1-5/ Коллоквиум, от коррозии. Химические источники тока. (разд. (разд. Доп.:/1-4/ контрольная работа
ИНФОРМАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
Вводное занятие. Проведение инструктажа по технике безопасности с проверкой знаний студентов.1. Измерение электропроводности электролитов различной природы 2. Определение растворимости и произведения растворимости труднорастворимой соли методом измерения электропроводности 3. Кондуктометрическое титрование 4. Определение чисел переноса ионов методом Гитторфа.
5. Измерение ЭДС элемента Якоби-Даниэля и определение потенциала отдельных электродов.
7. Измерение температурного коэффициента ЭДС гальванического элемента и расчет термодинамических параметров потенциалобразующей реакции.
8. Определение произведения растворимости труднорастворимых соединений серебра методом измерения ЭДС гальванических элементов.
9. Определение рН раствора с помощью хингидронного электрода.
Определение буферной емкости.
10. Определение среднего ионного коэффициента активности в растворе НСl методом измерения ЭДС.
ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Электролиз, законы Фарадея.2. Теория электролитической диссоциации. Электропроводность растворов электролитов. Закон Кольрауша.
3. Числа переноса и методы их определения.
4. ЭДС электрохимической цепи. Измерение ЭДС как метод физикохимического анализа.
5. Термодинамика электрохимических цепей.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Физическая химия. / Под ред. К.С. Краснова, т.1-2. М.: Высшая школа.2001.
2. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В.
Основы физической химии. Теория и задачи: уч. пособие для вузов.
М.: Экзамен. 2005.
3. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Электрохимия. М.: Высшая школа. 1987.
4. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия, КолосС. 2006.
5. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Основы теоретической электрохимии. М.:
Высшая школа. 1978.
6. Краткий справочник физико-химических величин. / Под ред. А.А.Равделя и др. – С.-Пб.: Иван Федоров. 2003.
7.Гилевич М.П., Володкович Л.М., Савицкий А.А., Гончар О.И. Сборник задач по электрохимии. – Минск: БГУ. 2007.
8. Гилевич М.П., Савицкий А.А., Володкович Л.М. Лабораторные работы по разделу «Электрохимия» курса «Физическая химия».- Минск: БГУ. 2001.
1. Физическая химия в вопросах и ответах. / Под ред. К.В.Топчиевой, Н.Ф.Федорович М.: МГУ. 1981.
2. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику.
М.: Высшая школа. 1983.
3. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа. 1975.
4. Багоцкий В.С. Основы электрохимии. М.: Химия. 1978.
5. Еремин В.В., Каргов С.И., Успенская И.А., Кузьменко Н.Е., Лунин В.В.
Задачи по физической химии. – М.: Экзамен. 2003.
6. Сборник задач по электрохимии /Под ред. Н.А.Колпаковой. – М.:
Высш.школа. 2003.
7. Практические работы по физической химии /Под ред. К.П.Мищенко и др. – Л.: Химия. 1982.
8. Практикум по физической химии /Под ред. Н.К. Воробьева. – М.: Химия.
1975.
«