4. Методические указания для студентов

Раздел 1. Химия перспективных неорганических веществ и материалов

Тема 1.1. Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами

Аудиторные занятия

Лекция 1. Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами.

План лекции:

1. Актуальные задачи современной химии (по Бучаченко).

2. Принципы разработки материалов с заданными свойствами.

3. Влияние химического состава, стехиометрии, структуры материала, размера частиц на физико-химические свойства вещества.

4. Кристаллохимический дизайн неорганических соединений.

5. Успехи направленного синтеза неорганических соединений.

Лабораторная работа 1. Актуальные задачи современной химии.

План лабораторной работы:

1. Входной контроль.

2. Актуальные задачи современной химии (по Бучаченко).

3. Многообразие неорганических и органических веществ.

4. Химический синтез – ремесло или искусство?

5. Современный химический анализ.

6. Успехи химической технологии.

7. Актуальные вопросы химии окружающей среды.

Лабораторная работа проводится в интерактивной форме в формате научной дискуссии с использованием активных методов обучения, с обсуждением презентации и видеоматериала, предоставленного специалистами НИЛ нанохимии и нанотехнологии ВятГГУ.

Лабораторная работа 2. Кристаллохимический дизайн неорганических соединений.

План лабораторной работы:

1. Основные положения теории кристаллохимического дизайна неорганических веществ и материалов.

2. Направленный синтез неорганических веществ.

3. Функциональные неорганические материалы.

4. Успехи кристаллохимического дизайна на примере класса высокотемпературных сверхпроводников.

Самостоятельная аудиторная работа по теме «Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами»:

№ п/п	Вид самостоятельной работы	Форма самостоятельной работы	Форма отчетности
1	Общая (единое задание для каждого студента группы)	Слежение за планом чтения лекции Выполнение входного контроля Работа с текстом (раздаточным материалом)	Составление конспекта лекции Ответы на входной контроль Приобретение навыков анализа текста
2	Групповая	Коллективное обсуждение материала в ходе проблемной лекции Коллективное обсуждение материала в ходе научной дискуссии	Диалог в ходе лекции Участие в научной дискуссии

Самостоятельная внеаудиторная работа по теме «Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами»:

№ п/п	Вид самостоятельной работы	Форма самостоятельной работы	Срок сдачи	Форма отчетности
1	Общая (единое задание для каждого студента группы)	Составление конспекта по литературным источникам	2 неделя семестра	Конспект
2	Индивидуальная	Подготовка к рубежному мероприятию (коллоквиуму) Написание эссе на тему «Кристаллохимический дизайн неорганических соединений»	9 неделя семестра 2 неделя семестра	Ответ на коллоквиуме Эссе в печатном виде

Перечень вопросов для самостоятельного изучения и рекомендации по выполнению заданий

Тема: «Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами»

Вопросы для самостоятельного изучения:

1. Иерархия структуры материала: кристаллическая структура, доменная структура, текстура, дефектная структура.

2. Влияние типа химической связи на физико-химические свойства неорганических веществ.

3. Нестехиометрия и ее влияние на электрические и магнитные свойства соединений.

4. Кристаллохимический дизайн высокотемпературных сверхпровод-ников на основе купратов.

Литература (номера источников литературы из п. 5): 1, 2, 3, 4, 6 (основная), 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (дополнительная).

Вопросы для самопроверки:

1. На примере каких веществ была показана эффективность принципа кристаллохимического дизайна?

2. Каким образом кристаллическая и доменная структура, текстура и дефектность влияет на физико-химические свойства неорганических веществ?

3. Какие виды функциональных неорганических материалов вам известны?

4. Как определяют тип и параметры кристаллической решетки химических соединений?

5. Приведите примеры нестехиометрических неорганических соединений.

Форма текущего контроля по теме: «Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами»

Материалы текущего контроля:

Примерные тестовые задания:

1. К факторам, не влияющим на химические свойства вещества относится:

а: Состав молекулы

b: Структура молекулы

с: Размер частиц вещества

d: Способ синтеза

2. Выберите формулу нестехиометрического химического соединения:

а: NaCl

b: TiO_0,65

с: K₃PO₄*2H₂O

d: [Cu(NH₃)₄](OH)₂

3. Направленный химический синтез вещества с заданными химическими и физическими свойствами, основанный на учете кристаллической структуры и использующий квантово-химическое моделирование – это:

a: Кристаллохимический дизайн

b: Молекулярное моделирование

c: Золь-гель технология

d: Нанотехнология

4. Какой класс химических соединений является примером успешного кристаллохимического дизайна?

a: Ароматические кислоты

b: Витамины

c: Высокотемпературные сверхпроводники

d: Амфотерные оксиды