РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине МЕН. Б 2.01.03 «ХИМИЯ»

для направления подготовки – 210100.62 Электроника и наноэлектроника.

1

2

1. Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины является теоретическая и практическая подготовка к решению

бакалавром задач будущей профессиональной деятельности связанных с химией

электронных средств.

Основные задачи дисциплины:

освоение основных химических понятий, законов, теорий и методов исследования, необходимых для понимания химии электронных средств;

овладение знаниями о химическом составе и строении, физико-химических свойствах, технологии получения и использования в электронике, химических процессах, протекающих в материалах при их эксплуатации;

формирование умений экспериментально определять физико-механические характеристики радиоматериалов, осуществлять идентификацию материалов электроники;

обеспечение готовности безопасного использования веществ и материалов в электронике, предупреждать явления, наносящих вред здоровью человека и окружающей среде.

2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Химия» относится к математическому и естественнонаучному циклу дисциплин (МЕН) ООП.

Дисциплина основывается на базовых знаниях, полученных студентами при изучении химии в курсе средней школы. Для глубокого усвоения дисциплины студент должен владеть химической терминологией; понимать смысл химических формул и символов, индексов и коэффициентов в химических уравнениях реакций; иметь представления об основных классах неорганических соединений; понимать различие между химическими и физическими явлениями; иметь представление об атомномолекулярном учении; иметь навыки решения простейших расчетных задач; владеть основами безопасного обращения с химическими реактивами.

Успешному освоению дисциплины способствуют дисциплины, которые изучаются одновременно: физика, математика, информатика, закладывающие основы пользования вычислительной техникой, умение использовать программное обеспечение компьютеров для математических расчетов и обработки экспериментальных данных.

Дисциплина «Химия» является предшествующей для изучения дисциплин:

радиоматериалы и радиокомпоненты, экология, безопасность жизнедеятельности.

Экспериментальные методы будут использоваться в лабораториях общих практикумов и лабораториях специализаций, при выполнении курсовых и дипломных работ, а также при интерпретации экспериментальных данных.

3. Требования к результатам освоения дисциплины 3.1. Компетенции, формируемые при изучении дисциплины Согласно ООП по обозначенному направлению, применительно к дисциплине «Химия», выпускник должен обладать следующими компетенциями:

общекультурные компетенции способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

профессиональные компетенции способностью представлять адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1);

способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью осуществлять контроль соблюдения экологической безопасности (ПК-17).

3.2. Результаты – индикаторы, позволяющие оценить уровень сформированности компетенций.

В результате освоения дисциплины студент-бакалавр должен демонстрировать освоение указанными компетенциями по дескрипторам «знания, умения, владения»:

Знать:

основные понятия и законы химии (З-1);

теоретические основы строения вещества (З-2);

теоретические основы термодинамики химических реакций и фазовых переходов (З-3);

теоретические основы химической кинетики и катализа (З-4);

теоретические основы электрохимии (З-5);

основные химические свойства металлов, их соединений и сплавов (З-6);

теоретические основы коррозии металлов и сплавов, способы защиты металлов от коррозии (З-7);

сущность химических методов анализа вещества, физико-химических и химических процессов (З-8);

способы обработки и представления результатов химического эксперимента (З-9) особенности веществ применяемых в электронике, их влияние на окружающую среду (З-10).

Уметь:

пользоваться химическими приборами и реактивами с соблюдением техники безопасности(У-1) ;

готовить растворы с заданной концентрацией (У-2);

осуществлять идентификацию металлов, сплавов, ВМС используемых в электронике (У-3);

планировать и осуществлять эксперимент на основе термодинамического метода (У-4);

обрабатывать результаты, полученные в результате химического эксперимента математическими методами (У-5);

представлять результаты исследования в описательной, графической и алгебраической форме (У-6);

интерпретировать экспериментальные данные на основе химических законов (Увыполнять термодинамические и кинетические расчеты (У-8);

описывать взаимосвязь строения и свойств материалов электроники(У-9);

Владеть:

способами планирования, осуществления обработки и представления результатов химического эксперимента (В-1);

методами качественного анализа идентифицировать материалы электроники(В-2) методами термодинамического изучения химических и физико-химических явлений определять совместимости различных материалов и сплавов при сборке конструкций (В-3);

методами кинетического изучения химических и физико-химических явлений устанавливать время эксплуатации материалов(В-4);

способами утилизации материалов электроники для обеспечения экологической безопасности (В-5).

3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций Индекс индикаторы формирования Технологии формирования компетенций:

1. информационно-развивающие;

2. проблемно-ориентированные;

3. личностно-ориентированные.

сформированности компетенции ОК- Пороговый Готовность/способность к решению ситуационных задач в уровень профессиональной деятельности с использованием основных понятий и законов химии, химических методов исследования Продвинутый Готовность/способность к решению научных проблем уровень профессиональной деятельности на основе химических знаний и сформированности компетенции ПК- Пороговый Знание основных понятий, законов, теорий и методов химии уровень Образовательные технологии, используемые при реализации дисциплины, указаны в п.6.

Продвинутый Объяснение явлений окружающей действительности на основе уровень химических понятий и закономерностей сформированности компетенции ПК- Пороговый Готовность к вычислению ошибки эксперимента и представлению уровень экспериментальных данных в графической и алгебраической форме Продвинутый Готовность к обработке и представлению результатов эксперимента уровень при помощи программ Mathcad и Matlab сформированности компетенции ПК- Пороговый Готовность к решению ситуационных задач по утилизации уровень материалов для обеспечения экологической безопасности Продвинутый Готовность к разработке программы утилизации материалов на 4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачетных единицах Лабораторные работы Курсовой проект (работа) Перевод теста / Рефераты Проработка лекций, подготовка к лекциям 20 Подготовка к экзамену Вид аттестации за семестр (зачет, экзамен) зач. зач.

5. Содержание разделов данной дисциплины по модулям и видам учебных 5.1. Содержание дисциплины по модулям 1. Общая и неорганическая химия 2. Физическая и коллоидная химия 3. Аналитическая химия 4. Органическая химия. ВМС 1. Модуль 1. Общая и неорганическая химия Строение атома и периодическая система химических элементов Д.И. Л, Менделеева. Химическая связь и строение вещества. Классы СРС неорганических соединений. Способы выражения состава раствора.

Равновесия в растворах электролитов. Окислительновосстановительные реакции.

2. Модуль 2. Физическая и коллоидная химия Основы химической термодинамики. Химическое равновесие. Л, Химическая кинетика и катализ. Общие свойства растворов. СРС Электрохимические процессы. Гальванический элемент. Коррозия металлов. Электролиз. Поверхностные явления и адсорбция.

Дисперсные системы. Коллоидные растворы и их строение. Свойства и применение коллоидных растворов.

Теоретические основы аналитической химии. Качественный Л, химический анализ. Количественный анализ. Физико-химические СРС методы анализа.

Теория строения органических соединений. Углеводороды. Л, Производные углеводородов. Органические полимеры. Методы СРС получения полимеров. Строение и свойства полимеров. Биополимеры 5.2. Содержание практических работ Практическая работа 1. Инструктаж по техники безопасности в + химической лаборатории. Техника выполнения простейших лабораторных операций: измерение объема вещества при помощи мерной посуды, определение массы вещества при помощи весов; измерение плотности жидкости при помощи ареометра, приготовление раствора с определенной концентрацией, математическая обработка результатов измерения Модуль 2. Физическая и коллоидная химия Практическая работа 2. Термический анализ: теоретические основы, + этапы термического анализа, фазовые диаграммы и их анализ Практическая работа 3. Определение теплового эффекта химической + реакции: теоретические основы, основные этапы определения теплового эффекта химической реакции при помощи калориметра, графическое определение теплового эффекта методом Ланге-Мищенко, математическая обработка результатов эксперимента Практическая химической реакции: теоретические основы, экспериментальные способы определения порядка и константы скорости химической реакции, математическая обработка результатов эксперимента Практическая химических источников тока: теоретические основы, этапы проектирования, определение ЭДС, математическая обработка результатов эксперимента Практическая работа 6. Исследование коррозии металлов и сплавов, + проектирование способов защиты металлов от коррозии: теоретические основы, определение термодинамических и кинетических параметров, математическая обработка результатов эксперимента Практическая работа 7. Качественный анализ: теоретические основы, + техника открытия катионов и анионов в растворе Практическая работа 8. Определение концентрации раствора методом + кислотно-основного титрования: теоретические основы, техника работы с пипетками и бюретками, техника титрования, кривые титрования, математическая обработка результатов эксперимента Практическая радиотехнике: теоретические основы, этапы идентификации ВМС 6. Образовательные технологии.

6.1. Методы активизации обучения. Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Химия» используются следующие методы активизации учебной деятельности студентов:

- использование мультимедийного оборудования при проведении занятий;

- метод IT - использование в учебном процессе виртуальных лабораторных работ;

применение для всех видов контроля –электронного тестового комплекса (СДО «Прометей», SunRav)/ - проблемные лекции;

- Case-study - «работа в команде» - совместная деятельность под руководством лидера, направленная на решение общей поставленной задачи;

- «междисциплинарное обучение» - использование знаний из разных областей, группируемых и концентрируемых в контексте конкретно решаемой задачи;

- контекстное обучение;

- обучение на основе опыта;

- междисциплинарное обучение.

- консультации;

- «индивидуальное обучение» - выстраивание для студента собственной образовательной траектории с учетом интереса и предпочтения студента;

- опережающая самостоятельная работа – изучение студентами нового материала до его изложения преподавателем на лекции и других аудиторных занятиях;

- подготовка к олимпиадам и к докладам на студенческих конференциях.

Обучение на основе опыта Индивидуальное обучение Междисциплинарное обучение Опережающая работа 6.2. Формы интерактивного обучения Очное обучение № Модуль Применяемые технологии интерактивного Кол-во часов Общая и СРС. Опережающая самостоятельная работа.

неорганическая Выполнение РГР.

2 Модуль 2. Работа в команде. Case – Study СРС. Выполнение Физическая и РГР. Метод проектов.

коллоидная 3 Модуль 3 Работа в команде. Case – Study СРС. Выполнение Аналитическая РГР. Метод проектов.

Органическая 7.Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы.

7.1. Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах Очная форма обучения 1. Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и электронных источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий, прослушивание видиолекций 2. Выполнение домашних заданий, подготовка к практическим занятиям 7.1.1. Темы курсовых работ (проектов) Не предусмотрены по учебному плану 7.1.2. Самостоятельное изучение отдельных тем Используя ссылку http://www.nanometer.ru/2011/09/17/obshaa_i_neorganicheskaa_himia_261874.html, прослушать и законспектировать следующие лекции:

Введение. Первый закон термодинамики.

Второй закон термодинамики - Второй закон термодинамики - Химическое равновесие Фазовые равновесия, фазовые диаграммы.

Растворы - Растворы - Кинетика.

Электронное строение атома Периодический закон.

Химическая связь - Химическая связь - Зонная модель строения твёрдого тела Щелочные металлы и их соединения Щелочноземельные металлы и их соединения Элементы IIIА и их соединения Элементы IVА и их соединения Элемента VА и их соединения Элементы VIА и их соединения Галогены Водород Нанохимия и наноматериалы Высокотемпературные сверхпроводники Самостоятельная работа по проработке отдельных вопросов лекций выполняется в лекционной тетради после лекции и проверяется во время контрольной недели и последнем занятии.

7.1.3. Расчетно-графическая работа по темам:

Строение атома. Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева Химическая связь Основные классы неорганических соединений Расчет основных термодинамических параметров физико-химического процесса Расчет основных кинетических параметров химического процесса Термодинамика растворов электролитов Проектирование и расчет термодинамических и кинетических характеристик химического источника электрического тока Коррозия металлов 7.1.4. Домашнее задание и подготовка к практическим занятиям.

1. Количественные характеристики чистого вещества и смеси (10 задач).

2. Качественный анализ (10 задач).

3. Количественный анализ (10 задач) 4. Основы термодинамики (10 задач) 5. Химическая кинетика и катализ (10 задач) 6. Окислительно-восстановительные реакции(10 задач) 7. Химические источники тока. Гальванический элемент (10 задач) 8. Коррозия металлов (10 задач) 9. Электролиз (10 задач) 10. ВМС (10 задач) 8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины К промежуточной аттестации студентов по дисциплине «Химия» могут привлекаться в качестве внешних экспертов преподаватели последующих дисциплин, для которых данная дисциплина является базовой, представители выпускающей кафедры.

8.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с П ОмГТУ 73.05 «О фонде оценочных средств по дисциплине») Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Фонд оценочных средств по дисциплине «Химия» включает:

- экзаменационные билеты;

- экзаменационные вопросы;

- вопросы к зачету;

- варианты домашнего задания;

- вопросы для допуска к выполнению лабораторных работ;

- набор вариантов контрольных работ;

- тестовый комплекс;

- ситуационные задачи Оценка качества освоения программы дисциплины «Химия» включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию (по модулям), итоговую аттестацию.

Для аттестации студентов по дисциплине «Химия» используются также Федеральные тестовые задания, разработанные национальным аккредитационным агенством в сфере образования (http://att.nica.ru).

Оценка качества освоения программы дисциплины «Химия» включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию (по модулям), итоговую аттестацию.

8.2. Контрольные вопросы по дисциплине Модуль 1. Общая и неорганическая химия 1. Химия как область научного знания, ее разделы. Роль химии в подготовки 2. Атом. Химический элемент. Первые модели строения атома: модель Томсона, модель Резерфорда, модель Н. Бора.

3. Квантово-механическая модель строения атома водорода.

4. Строение многоэлектронных атомов. Запрет Паули. Принцип наименьшей энергии.

Правило Гунда. «Проскок» электрона.

5. Периодический закон и его физический смысл. Периодичность свойств химических элементов (энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицательность).

6. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.

7. Молекула. Ковалентная связь и ее описание на основе метода валентных связей.

8. Ковалентная связь и ее описание на основе метода молекулярных орбиталей.

9. Способы образования ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный.

Образование - и – связей. Понятие многоценровой связи.

10. Направленность ковалентной связи. Теория гибридизации атомных орбиталей.

Теория отталкивания валентных электронных пар.

11. Водородная связь. Вандерваальсовы взаимодействия.

12. Комплексные соединения и особенности их строения.

13. Ионная связь. Ионные кристаллы.

14. Металлическая связь. Зонная теория проводимости.

15. Оксиды: понятие, классификация, номенклатура, физические и химические свойства. Зависимость кислотно-основного характера оксидов от положения химического элемента в периодической системе.

16. Кислоты: понятие, классификация, номенклатура, физические и химические свойства. Зависимость кислотно-основного характера кислот от положения химического элемента в периодической системе.

17. Основания: понятие, классификация, номенклатура, физические и химические свойства. Зависимость кислотно-основного характера оснований от положения химического элемента в периодической системе.

18. Соли: понятие, классификация, номенклатура, физические и химические свойства.

19. Растворы. Способы выражения концентрации растворов.

20. Степень окисления. Окислительно-восстановительные реакции.

21. Влияние среды на протекания окислительно-восстановительных процессов.

Модуль 2. Физическая и коллоидная химия 1. Общие (коллигативные) свойства растворов.

2. Первый закон термодинамики. Изобарный и изохорный тепловой эффект.

3. Виды тепловых эффектов. Закон Гесса и его следствия.

4. Второй закон термодинамики. Энтропия и ее изменение при физических и химических процессах.

5. Направленность химических реакций. Энергия Гиббса. Энергия Гельмгольца.

6. Химическое равновесие и его количественные характеристики. Константа равновесия и ее взаимосвязь с термодинамическими параметрами.

7. Принцип Ле Шателье. Смещение положения равновесия.

8. Теория электролитической диссоциации. Слабые электролиты и их количественные характеристики: степень диссоциации, константа диссоциации.

9. Вода – слабый электролит. Ионное произведение воды. рН среды.

10. Теория сильных электролитов Дебая-Хюккеля.

11. Реакции ионного обмена.

12. Гидролиз солей.

13. Количественные характеристики гидролиза солей: степень гидролиза, константа гидролиза.

14. Адсорбция. Адсорбционное равновесие. Изотерма адсорбции.

15. Дисперсные системы. Коллоидные растворы.

16. Скорость химической реакции в гомо- и гетерогенных системах, ее зависимость от концентрации реагирующих веществ.

17. Влияние температуры на скорость химической реакции.

18. Катализатор. Гомогенный и гетерогенный катализ.

19. Электродный потенциал. Электрод. Уравнение Нернста.

20. Водородный электрод. Ряд стандартных электродных потенциалов.

21. Потенциалы окислительно-восстановительных электродов.

22. Гальванический элемент Даниэля-Якоби.

23. Кинетика электродных процессов. Поляризация.

24. Электролиз. Последовательность электродных процессов.

25. Законы Фарадея. Применение электролиза.

26. Химические источники тока: сухой гальванический элемент, аккумулятор, топливный элемент.

27. Коррозия металлов. Химическая коррозия.

28. Электрохимическая коррозия.

29. Защита металлов от коррозии.

Модуль 3. Аналитическая химия 1. Понятие качественного анализа. Качественная реакция и требования к ней.

2. Титриметрический анализ. Закон эквивалентности.

3. Гравиметрический анализ.

4. Инструментальные методы анализа.

Модуль 4. Органическая химия. ВМС.

1. Полимеры и их строение. Форма и структура макромолекул полимеров.

Кристаллическое и аморфное состояние полимеров.

2. Свойства полимеров.

3. Методы получения полимеров.

4. Применение полимеров.

9. Ресурсное обеспечение дисциплины Лекционные занятия проводятся в специализированных мультимедийных аудиториях (Г-332).

Для проведении лекционных занятий разработаны мультимедийные презентации, коллекция видеофрагментов и кинофильмов.

Лабораторные и практические занятия проводятся в специализированных лабораториях (Г-406, Г-419, Г-422).

Для проведения практических и лабораторных работ используется:

стандартное оборудование учебной химической лаборатории и реактивы;

комплекс индивидуализированных рабочих тетрадей для студентов, позволяющих выстраивать и реализовывать индивидуальные образовательные маршруты;

мультимедийный проектор;

комплекс компьютеризированных лабораторных работ по темам: «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева», « Определение теплового эффекта химической реакции», «Влияние концентрации на скорость химических реакций», «Влияние температуры на скорость химических реакций», «Гальванические элементы», «Коррозия металлов», «Электролиз»;

программы для математической обработки результатов химического эксперимента: Mathcad и Matlab;

обучающие и контролирующие программы по темам: «Классы неорганических соединений», «Строение атома», «Гидролиз солей», «ОВР», «Металлы», «Основы электрохимии».

10.Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 10.1.1. Основная литература 1. Глинка, Н. Л. Общая химия : учеб, для нехим. Специальностей вузов/ Н. Л.

Глинка; под ред. В. А. Попкова, А. В. Бабкова. -16-е изд., перераб. И доп.. –М.: Юрайт; М.:

Высш. образование, 2010. — 885 с. (гриф) 2. Коровин, В.В. Общая химия: Учеб. Для технических направл. и спец.вузов/Н.В.

Коровин.- 12-е изд., перераб. –М. : Высш. шк., 2010. —557с. (гриф) 10.1.2. Дополнительная литература 1. Вольхин, В.В. Общая химия : учеб, пособие для вузов : в 3 кн./ В. В. Вольхин. -2-е изд., перераб. И доп.. –СПб. [и др.]: Лань. -2008. –(Учебники для вузов. Специальная литература) [Кн. 1]: Основной курс. -2008. С. — 463 с. (гриф) 2. Вольхин, В. В. Общая химия : учеб, пособие для вузов : в 3 кн./ В. В. Вольхин. -2-е изд., перераб. И доп.. –СПб. [и др.]: Лань. -2008.Учебники для вузов. [Кн. 2]: Специальный курс. -2008.-440 с. (гриф) 3.Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие / Б.И. Адамсон, О.Н.

Гончарук, В.К. Камышова и др.; Под редакцией Н.В. Коровина/ - 4-е издание, переработанное — М: Высшая школа, 2008.— 255 с 4. Лабораторные работы по химии: Учебное пособие / Н.В. Коровин, Э.И.

Мингулина, Н.Г. Рыжова; Под редакцией Н.В. Коровина -4-е издание, переработанное — М.: Высшая школа, 2007. — 256 с 5. Пузаков, С.А. Сборник задач и упражнений по общей химии: Учебное пособие / С.А. Пузаков, В.А. Попков, А.А. Филиппова. – 4-е издание, стереотипное — М.: Высшая школа, 2010. — 255 с 6. Скрипко,Т. В. Общая и неорганическая химия : практикум : учеб, пособие для втузов/ Т. В. Скрипко; ОмГТУ. –Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011 — 222 с.

10.1.3. Периодические издания 1.Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология (1985-2012) 2. Журнал физической химии (1985-2012) 3. Журнал «Успехи химии»

http://rcr.ioc.ac.ru/ukh.html 4. Тhe chemical journal / Химический журнал» – экономическое деловое издание для руководителей химических предприятий http://tcj.ru/ (глубина архива 1933-2010) 10.1.4. Информационные ресурсы 1. Химическая библиотека http://fptl.ru 2. Электронная библиотека по химии http://www.chem.msu.su/rus/elibrary/ 3. Электронная библиотека по химии и технике http://rushim.ru 4. ЭБС «Арбуз» http://lib.omgtu.ru С полным перечнем методических указаний для практических занятий, лабораторного практикума и выполнения СРС можно ознакомиться на сайте кафедры: www.omgtu.ru (Общая информация – Кафедры))