- •Рабочая программа учебной дисциплины «Актуальные задачи современной химии»
- •1. Пояснительная записка
- •1.1. Цели и задачи освоения учебной дисциплины «Актуальные задачи современной химии»
- •1.2. Место дисциплины в структуре ооп впо по направлению подготовки 020100.68 Химия, профиль подготовки «Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность»
- •1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- •2. Краткие методические рекомендации для преподавателя
- •3. Структура и содержание учебной дисциплины «Актуальные задачи современной химии»
- •3.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
- •3.2. Матрица соотнесения разделов / тем учебной дисциплины и формируемых в них профессиональных и общекультурных компетенций
- •3.3. Содержание разделов / тем учебной дисциплины «Актуальные задачи современной химии»
- •Раздел 1. Химия перспективных неорганических веществ и материалов
- •Тема 1.1. Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами
- •Тема 2.2. Методы получения наночастиц и наноматериалов
- •Тема 2.3. Методы исследования наночастиц, наноструктур и наноматериалов
- •Тема 2.4. Применение наноматериалов и нанотехнологий
- •Раздел 3. Промышленный катализ и химическая энергетика
- •Тема 3.1. Катализ в промышленности
- •Тема 3.2. Химическая энергетика
- •Раздел 4. Химия окружающей среды и жизненных процессов
- •Тема 4.1. Химия окружающей среды
- •Тема 4.2. Химия жизненных процессов
- •Раздел 5. Химия явлений и процессов в экстремальных условиях
- •Тема 5.1. Криохимия и плазмохимия
- •Тема 5.2. Фотохимия и сонохимия
- •3.4. Тематический план учебной дисциплины «Актуальные задачи современной химии» а) аудиторные занятия
- •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
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Принципы и методы создания веществ и материалов с заданными свойствами»:
- •Тема 1.2. Полупроводники
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Полупроводники»:
- •Тема 1.3. Диэлектрические и магнитные материалы
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Диэлектрические и магнитные материалы»:
- •Тема 1.4. Высокотемпературные сверхпроводники
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Высокотемпературные сверхпроводники»:
- •Раздел 2. Нанохимия и нанотехнология
- •Тема 2.1. Основные классы наночастиц, наноструктур и наноматериалов. Физико-химические свойства наночастиц
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Основные классы наночастиц, наноструктур и наноматериалов. Физико-химические свойства наночастиц»:
- •Тема 2.2. Методы получения наночастиц и наноматериалов
- •Тема 2.3. Методы исследования наночастиц, наноструктур и наноматериалов
- •Тема 2.4. Применение наноматериалов и нанотехнологий
- •Раздел 3. Промышленный катализ и химическая энергетика
- •Тема 3.1. Катализ в промышленности
- •Тема 3.2. Химическая энергетика
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Химическая энергетика»:
- •Раздел 4. Промышленный катализ и химическая энергетика
- •Тема 4.1. Химия окружающей среды
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Химия окружающей среды»:
- •Тема 4.2. Химия жизненных процессов
- •Раздел 5. Химия явлений и процессов в экстремальных условиях
- •Тема 5.1. Криохимия и плазмохимия
- •Тема 5.2. Фотохимия и сонохимия
- •Самостоятельная аудиторная работа по теме «Фотохимия и сонохимия»:
- •5. Перечень основной и дополнительной литературы Основная литература:
- •Дополнительная литература: (в том числе литература научно-исследовательской лаборатории нанохимии и нанотехнологии)
- •6. Система оценки качества освоения студентами учебной дисциплины «актуальные задачи современной химии» и формы текущего, промежуточного и итогового контроля
- •6.1. Шкала баллов по учебной дисциплине
- •Шкала баллов по учебной дисциплине
- •6.2. Фонды оценочных средств для проведения текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
- •6.2.1. Входной контроль знаний студентов
- •6.2.2. Текущая аттестация
- •6.2.3. Межсессионная аттестация
- •6.2.4. Материалы для проведения промежуточной аттестации
- •6.3. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения итоговой аттестации
Тема 2.2. Методы получения наночастиц и наноматериалов
Получение наночастиц путем «сверху вниз» и «снизу вверх». Химические методы получения наночастиц. Химическое восстановление. Реакции в мицеллах, эмульсиях и дендримерах. Криохимический синтез. Золь-гель технология. Электрохимический синтез.
Физические методы получения наночастиц. Молекулярно-лучевая эпитаксия. Ионное травление. Механохимический синтез. Ультразвуковая кавитация.
Тема 2.3. Методы исследования наночастиц, наноструктур и наноматериалов
Методы исследования наночастиц в газовой фазе. Ионизация фотонами и электронами с последующим анализом масс-спектров на квадрупольном или времяпролетном масс-спектрометре. Атомное распыление и селекция по массам нейтральных кластеров. Электронная просвечивающая микроскопия на сетках.
Методы исследования наночастиц на поверхности. Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ). Сканирующая туннельная микроскопия. Туннельный ток. Атомно-силовая микроскопия. Амплитудный и фазовый портрет поверхности. Методика эксперимента в СЗМ. Изготовление зондов. Подготовка образцов в СЗМ. Получение топологии поверхности с атомным разрешением.
Просвечивающая и сканирующая электронная микроскопия. Оже-спектроскопия. Дифракция электронов. Определение площади поверхности методом адсорбции газов. Изучение элементного состава поверхности методом рентгенофлуоресцентного анализа.
Тема 2.4. Применение наноматериалов и нанотехнологий
Квантово-размерные структуры в наноэлектронике. Вакуумная литография, запись и хранение информации на магнитном диске. Компьютерные технологии. Квантовый компьютер.
Бионанотехнологии. Биодатчики и информационные терминалы. Создание «адресной доставки» лекарств. Медицинские нанороботы. «Лаборатория на чипе».
Использование наноматериалов в экологии. Очистка воды с помощью наноматериалов. Устройства для «дожига» топлива. Использование наноматериалов с высокой прочностью и легкостью в авиации и космонавтике. Нанотехнологии в производстве одежды и обуви. Экологическая безопасность наноматериалов.
Раздел 3. Промышленный катализ и химическая энергетика
Тема 3.1. Катализ в промышленности
Теория катализа. Явление катализа, его значение. Термодинамический и кинетический аспекты катализа. Энергетическая диаграмма каталитической реакции. Каталитический цикл. Гомогенный и гетерогенный катализ. Эффективность катализатора, число оборотов, селективность, время жизни, цена катализатора. Унос и отравление катализатора. Каталитические яды и промоторы. Каталитическая активность.
Промышленный гомогенный катализ. Гидроформилирование алкенов (оксосинтез). Гидрирование алкенов. Катализатор Уилкинсона. Окисление алкенов (Вакер-процесс). Карбонилирование метанола в уксусную кислоту (Монсанто-процесс). Гидроцианирование бутадиена в адипонитрил. Олигомеризация этилена. Дисмутация алкенов (метатезис олефинов). Ассиметричное гидрирование прохиральных алкенов. Циклотримеризация ацетилена.
Гетерогенный промышленный катализ. Гидрирование алкенов. Синтез аммиака. Окисление диоксида серы. Взаимопревращения ароматических углеводородов на цеолитах. Полимеризация алкенов. Катализаторы Циглера-Натта.