[ Учреждение образования
"Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники"
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
компьютерного проектирования
Дик С.К.
"" 2009 г.
Регистрационный № УД /р Физическая химия Рабочая учебная программа для специальности 1-36.04 01 "Электронно-оптические системы и технологии" Факультет компьютерного проектирования Кафедра химии Курс I Семестр II Лекции 34 часа Экзамен –11 семестр Практические занятия 16 часов Лабораторные – занятия 18 часов Всего аудиторных часов Форма получения высшего по дисциплине 68 образования – дневная Всего часов по дисциплине 2009 г.
Рабочая учебная программа составлена на основе типовой учебной программы «Физическая химия», утвержденной Министерством образования республики Беларусь 03.06 2008 г., регистрационный номер № ТД.1.050 /тип. и учебного плана специальности 1-36 04 01.
Составитель Соловей Н.П., доцент кафедры химии, кандидат технических наук Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры химии (протокол № от г.).
Заведующий кафедрой химии, доктор химических наук, профессор Боднарь И.В.
Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета компьютерного проектирования Учреждения образования "Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники" (протокол № _ от _).
Председатель Дик С. К.
Согласовано Начальник ОМОУП Шикова Ц.С.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Цель преподавания дисциплины. "Физическая химия" является одной из теоретических дисциплин, составляющих основу общеинженерной подготовки специалистов. В то же время она является базой для изучения специальных и профилирующих дисциплин, таких как "Материалы и компоненты ЭТ", "Основы физики твердого тела", "Наноэлектроника" и др. Она изучает взаимосвязь физических и химических явлений, лежащих в основе технологии производства приборов и систем электронной техники, и объясняет эти явления на основе фундаментальных положений и законов.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. Существенное усложнение многих технических систем привело к необходимости глубокого изучения физико-химических процессов, основных закономерностей, определяющих направленность процессов, скорость их протекания, влияния среды, примесей, условий получения максимального выхода необходимой продукции.
Современный инженер должен обладать фундаментальными знаниями, обеспечивающими ему правильное понимание новых научных фактов, возможность самостоятельно и грамотно разобраться в специальных вопросах, решать комплексно сложные проблемы, используя достижения в области смежных наук.
Понимание основных законов химии и физической химии помогает специалисту в решении экологических проблем.
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 полученные результаты.
Задачи изучения дисциплины. В результате изучения дисциплины студенты должны:
знать:
– основные теоретические положения химической термодинамики;
– методы термодинамического анализа химических и фазовых равновесий;
– теоретические положения курса при изучении основ технологии получения полупроводниковых материалов.
– основные закономерности протекания электрохимических процессов;
уметь:
-использовать методы теоретических и экспериментальных исследований в решении практических задач;
_использовать основные положения курса при изучении специальных дисциплин.
иметь представление:
– об общих физико-химических закономерностях, отражающих взаимосвязь между составом, структурой, условиями синтеза и свойствами материалов и приборов;
– о тенденциях развития основных направлений и методов физической химии в связи с современными требованиями электроники.
Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина"Физическая химия" включает в себя лекции, лабораторные и практические занятия, индивидуальную работу со студентами.1. Наименование тем, лекционных занятий, их содержание, объем в часах Физическая химия –теоретическая база развития Введение.
Основы хиприборов и элементов электронных устройств.
мической термодинамитермодинамики.
Внутренняя энергия, теплота, работа. Первый заЭнергетика кон термодинамики и его применение к физикофизико-химихимическим процессам. Тепловые эффекты физических проко-химических процессов. Законы Гесса и Лавуацессов, назье-Лапласа. Теплоемкость, зависимость теплоправление их протекания.
Термодинамический изохорный и изобарный потенциалы как критерии направленности процессов. Термодинамическая совместимость материалов. Характеристические термодинамические функции. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Открытые системы. Химический потенциал – критерий протекания процессов и фазового равновесия в открытых системах.
Термодинамика химического равновесия. Термодинамический вывод константы равновесия, зависимость ее от температуры. Уравнения изотермы Вант-Гоффа, изобары и изохоры химической Тепловая теорема Нернста. Энтропия кристаллических веществ вблизи абсолютного нуля. Постулат Планка. 3-й закон термодинамики.
Термодинамические условия фазового равновеФазовые равсия. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Уравненовесия. Финие Клаузиуса-Клапейрона и применение его к зико-химичесфазовым переходам 1-го рода. Закон распределекий анализ.
ния Нернста-Шилова. Коэффициент распределеДиаграммы состояния одКомплексный физико-химический анализ и его но- и двухосновные принципы. Правило фаз Гиббса. Р-Т компонентдиаграммы однокомпонентных систем.
ных систем.
кристаллов и скорость образования центров кристаллизации. Термоанализ. Построение Т-х диаграмм состояния бинарных систем. Основные виды диаграмм плавкости.
Диаграммы с простой эвтектикой. Правило рычага. Диаграммы с дистектикой, перитектикой. Эвтектические и перитектические диаграммы с областями твердых растворов. Диаграммы с неограниченной растворимостью в твердом состоянии.
Диаграммы состояния полупроводниковых систем и особенности их построения, значение их 3. Кинетика и протекания электрохимических процессов. Электермодинамитродные потенциалы. Уравнение Нернста. Измека электрохирение величин стандартных электродных потенмических процессов.
типы гальванических элементов. Явление поляризации и деполяризации в гальванических элементах.
разряда ионов на электродах. Явления поляризации и перенапряжения, потенциал разложения электролита. Электролиз расплавов. Законы Фарадея.
Применение электрохимических процессов в технике. Химические источники тока, хемотронные 4. Кинетика и термодинамикоррозию металлов. Скорость коррозионных ка процессов коррозии меКлассификация коррозионных процессов по усталлов и меловиям и механизму их протекания.
тоды защиты.
Химическая и электрохимическая коррозия, причины возникновения. Методы защиты от коррозии. Металлические и неметаллические покрытия. Катодная и протекторная защита. Применение ингибиторов.
Заключение Тенденции развития основных направлений и Целью практических занятий является закрепление теоретического курса, приобретение навыков решения задач, активизация самостоятельной работы студентов.
Расчет тепловых эффектов физикоПервый закон термохимических процессов при стандартдинамики. Энтальпия.
Тепловые эффекты фире.
зико-химических процессов.
2 Второй закон термодисвободной энергии Гиббса при протенамики. Энтропия. Опкании процессов.
ределение направления протекания процессов.
Расчет констант равновесия и опредеПредел и глубина проление глубины протекания процессов.
,изохоры,изотермы.
4 Фазовые равновесия.
двухкомпонентных 5 Определение количеств и составов фаз. Правило рычага.
6 Электродные потенУравнение Нернста. Правила составциалы. Гальванические растворов электроли- объему при электролизе.
тов и расплавов. Законы Фарадея.
8 Коррозия металлов и Определение электрохимической и Основная цель проведения лабораторных занятия состоит в закреплении теоретического материала курса, приобретении навыков выполнения эксперимента, обработки экспериментальных данных, анализа результатов, грамотного оформления отчетов.
1 Техника безопасности в химичетеплоты растворения криской лаборатории. Определение тепловых эффектов физикотодом калориметрии.
химических процессов растворения солей.
2 Фазовые равновесия. Построение систем. Закон распределения коэффициента распределения.
водников. Определение плотноОпределение плотности Электрохимические процессы и Исследование процессов, явления. Электрохимическая кор- протекающих в гальванирозия металлов и методы защиты ческих элементах, при 3.1.1. Краткий курс физической химии /Под ред. С.Н. Кондратьева. – М.:
В.Ш., 1978.
3.1.2. Стромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия /Под ред.
А.Г. Стромберга. – М.: В.Ш., 1988.
3.1.3. Коровин Н.В. Общая химия – М.: В.Ш., 2000.
3.1.4. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Т. Курс химии. – М.: В.Ш., 1975, 1983.
3.1.5. Даниэльс С.Ф., Олберти Р. Физическая химия /Перевод с анг. – М.:
Мир, 3.1.6. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. – Л.: Химия, 1983.
3.1.7. Сборник вопросов и задач по физической химии для самоконтроля / Под ред. С.Ф. Белевского. – М.: В.Ш., 1979.
3.2.1. Физическая химия. Строение вещества. Термодинамика, ч.1. Электрохимия. Химическая кинетика и катализ, ч. 2. /Под ред. К.С. Краснова. – М.: В.Ш, 1995.
3.2.2. Глазов В.М. Основы физической химии. – М.: В.Ш, 1981.
3.3.3. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – Л.: Химия, 1983.
4. ПЕРЕЧЕНЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ, НАГЛЯДНЫХ
И ДРУГИХ ПОСОБИЙ, МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ И МАТЕРИАЛОВ,
ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ
4.1. Боднарь И.В., Молочко А.П., Соловей Н.П. Лабораторный практикум по курсу "Физическая химия". – Мн.: БГУИР, 1998.4.2. Методические указания и индивидуальные задания для самостоятельной работы студентов по курсу "Общая и физическая химия". Раздел "Фазовые равновесия. Диаграммы плавкости". – Мн.: МРТИ, 1989.
4.3. 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.
4.4. Методические указания и индивидуальные задания для практических занятий по курсу "Физическая химия". Раздел "Растворы электролитов. Электрохимические процессы и явления", – Мн.: БГУИР, 1995.
4.5. 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.
4.6. 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".-Мн.:БГУИР,2006.
Лабораторный практикум оснащен макетами лабораторных работ, измерительными приборами, комплектующими деталями. химическими реактивами.
В качестве наглядных пособий используются таблицы и плакаты по соответствующим разделам тем.
«