Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Помощник начальника Нижегородской сыскной полиции коллежский асессор Благово громко чертыхнулся. Опять разгромили квартиру! И опять с забеленными окн...полностью>>
'Доклад'
Задача школы на протяжении многих лет состояла в том, чтобы подготовить выпускника к предстоящей жизни, так как педагоги знали, как будет устроена жи...полностью>>
'Методичні рекомендації'
Методичні рекомендації розроблені Науково-дослідним інститутом будівельного виробництва за участю спеціалістів Держархбудінспекції Держбуду України т...полностью>>
'Монография'
Антология-монография «Последнее стихотворение» содержит в себе поэтический материал особого качества: стихи, уловленные и записанные сотней поэтов, –...полностью>>

Рабочая программа дисциплины Физические методы исследования Направление подготовки

Главная > Рабочая программа
Сохрани ссылку в одной из сетей:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кемеровский государственный университет

Химический факультет

«УТВЕРЖДАЮ»

Декан химического факультета

_______________________

"_____"__________20___ г.

Рабочая программа дисциплины

Физические методы исследования

Направление подготовки

020100 – химия Б.2.В.2

Квалификация выпускника

Бакалавр

Форма обучения

Очная

Кемерово

2010

  1. Цели освоения дисциплины

Развитие химии невозможно без широкого использования в химических исследованиях достижений физики и её новых методов. Взаимопроникновение химии и физики имеет большое значение для развития естественных наук и способствует их взаимному обогащению. Арсенал современных физических методов в химии настолько обширен и применение их настолько разнообразно, что требуется систематическое изучение теоретических принципов и их практическое использование.

Целями освоения дисциплины «Физические методы исследования» являются освоение студентами методологии различных физических методов исследований химических соединений и овладение практическими навыками использования методов, доступных широкому кругу исследователей, а также знакомство с реже применяющимися, но весьма важными для химии методами получения сведений о строении молекул.

  1. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Данная дисциплина является неотъемлемой составляющей базовой части общепрофессиональных дисциплин. Методология курса предполагает тесную связь с другими дисциплинами: неорганической, органической, физической химией, квантовой механикой, математикой. Для успешного освоения дисциплины обучающийся должен знать фундамантальные разделы физики и математики, основы пользования вычислительной техникой , уметь использовать программное обеспечение компьютеров для математических расчетов и обработки экспериментальных данных, знать теоретические основы неорганической, органической, физической и аналитической химии, строение вещества.

3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины ОК-6,14; ПК-2,3,4,6,7,8,9.

ПК-2 владеет основами теории строения вещества;

ПК-3 способен применять основные законы химии и квантово-механические представления при обсуждении полученных результатов, в том числе с привлечением информационных баз данных;

ПК-4 владеет навыками химического и спектроскопического эксперимента;

ПК-6 владеет навыками работы на современной научно-учебной аппаратуре при проведении химических экспериментов;

ПК-7 имеет опыт работы на серийной аппаратуре, применяемой в физико-химических исследованиях;

ПК-8 владеет методами регистрации и обработки результатов химических и спектроскопических экспериментов;

ПК-9 владеет методами безопасного обращения с химическими материалами с учетом их физических и химических свойств, способен проводить оценку возможных рисков.

ОК-6 использует основные законы физической химии и знания о строении вещества в профессиональной деятельности, способен применять методы теоретического и экспериментального исследования;

ОК- 14 умеет работать в коллективе, готов к сотрудничеству с коллективом.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать: теоретические основы физических методов изучения и исследования молекул и химических реакций.

Уметь: применять освоенные физические методы исследования для определения строения молекул, изучения химических реакций интерпретировать экспериментальные результаты;

    Владеть: методами расчета характеристик молекул и физико-химических процессов, приемами экспериментальной деятельности для определения физико-химических величин и структуры вещества.

4. Структура и содержание дисциплины «Физические методы исследования»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы 108 часов.

4.1. Объём дисциплины и виды учебной работы (в часах)

4.1.1. Объём и виды учебной работы (в часах) по дисциплине в целом

Вид учебной работы

Всего часов

Общая трудоемкость базового модуля дисциплины

108

Аудиторные занятия (всего)

68

В том числе:

Лекции

34

Семинары

34

Самостоятельная работа

40

В том числе:

Творческая работа (эссе)

И (или) другие виды самостоятельной работы

Выполнение индивидуальных заданий, подготовка к защите лабораторных работ, решение задач

Вид промежуточного контроля

Коллоквиум, контрольная работа

Вид итогового контроля

Экзамен

4.1.2. Разделы базового обязательного модуля дисциплины и трудоемкость по видам занятий (в часах)

п/п

Раздел

Дисциплины

Семестр

Неделя семестра

Общая трудоёмкость (часах)

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра)

Форма промежуточной аттестации (по семестрам)

Учебная работа

В.т.ч.

активных

форм

лабораторные раб

Самостоятельная работа

всего

лекции

Практ.

1

Физические методы исследования в химии

6

108

34

34

40

1

Введение в предмет

1

1

2

Электронная спектроскопия сложных молекул.

1-4

6

4

4

8

Коллокви-ум Защита лабораторной работы. 4 неделя

3

Колебательная спектроскопия.

5-7

6

4

2

4

Защита лабораторной работы. Контрольная работа 7 неделя

4

Вращательная спектроскопия.

7

1

1

5

Защита индивиду-ального задания

8 неделя

5

Колебательно-вращательная спектроскопия.

8

2

1

4

Защита индивиду-ального задания

8 неделя

6

Рефрактометрия

9-10

4

2

4

Защита лаборатор-ной работы. Контрольная работа. 10 неделя

7

Спектроскопия в радиочастотной области.

11-13

6

6

2

9

Защита лаборатор-ной работы. Защита индивиду-ального задания. 13 неделя

8

Метод ядерного гамма-резонанса.

14

1

2

8

Коллокви-ум 14 неделя.

9

Масс-спектрометрия.

15-16

2

2

9

Контрольная работа. 16 неделя.

10

Спектроскопия в области рентгеновского излучения.

17

1

9

Реферат. Коллоквиум

4.2 Содержание дисциплины

Содержание разделов базового обязательного модуля дисциплины

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела дисциплины

Результат обучения, формируемые компетенции

1

Введение в предмет

Шкала электромагнитного излучения. Физические явления, на которых основаны методы исследования – поглощение излучения, испускание, рассеивание, отражение, преломление и другие.

«Физические методы исследования»- интегративная учебная дисциплина. Краткая история развития методов, Классификация физических методов по характеру взаимодействия вещества с излучением. Общие принципы использования различных методов. Спектральные и неспектральные методы. Понятие спектра. Различие возможностей методов в решении исследовательских задач. Прямая и обратная задачи.

ПК-2

ПК-3

ПК-6

ПК-9

ОК6. Знать общие принципы спектроскопии

2

Электронная спектроскопия сложных молекул..

Характеристики электронных спектров- энергия перехода, интенсивность, ширина и форма полосы поглощения. Правила отбора.

Объяснение спектров сложных молекул. С позиции метода МО ЛКАО. Общие принципы метода; классификация МО по симметрии, по характеру связывания атомов. Теоретический расчёт спектра. Сила осциллятора. Отнесение электронных переходов.

Типы электронных переходов в спектрах органических молекул. Хромофоры и ауксохромы. Обзор спектров различных классов соединений.

Объяснение спектров комплексных соединений с позиций теории кристаллического поля /ТКП/. Основные положения ТКП. Действие лигандов на энергетические состояния 3d- орбиталей. Спектрохимический ряд лигандов. Три типа диаграмм Оргела, примеры их использования. Обзор спектров комплексных соединений 3d – металлов. Сравнение теорий кристаллического поля и МО ЛКАО.

ПК-3

ПК-2

ПК-6

Знать квантово-механические представления о строении вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами спектроскопических исследований.

3

Колебательная спектроскопия.

Инфракрасная спектроскопия поглощения. Колебание гармонического осциллятора с позиции классической механики.: вывод уравнения потенциальной кривой, частоты колебания. Силовая постоянная связи. Результат квантово-механического рассмотрения: уравнение стационарных состояний; колебательное квантовое число; правило отбора ; предполагаемый спектр гармонического осциллятора. Учёт ангармоничности колебаний . Кривая Морзе. Основные колебательные переходы и обертона, их интенсивности и энергии. Расчёт постоянной ангармоничности. «Горячие» полосы.

Колебания многоатомной молекулы. Классификация нормальных колебаний по форме и симметрии. Характеристичность колебаний. Отклонение от характеристичности по частоте - мера изменения свойств данной группы атомов.

Причины усложнения экспериментальных ИК- спектров – влияние физического состояния образца, растворителя, полиморфизма. Внутри- и межмолекулярных взаимодействий, резонансного взаимодействия колебаний; изотопозамещение.

Принципиальная схема ИК – спектрофотометра. Приготовление образцов, Интерпретация спектров.

Дальняя и ближняя ИК-области в химических исследованиях.

Спектроскопия комбинационного рассеивания света. Схема происхождения спектров КРС. Стоксовые, антистоксовые, релеевские линии. Правила отбора. Правило альтернативного запрета. Степень деполяризации линии в спектре КРС, её зависимость от симметрии молекулы и колебания.

ИК – и КРС – спектроскопия – взаимно дополняющие методы исследования строения молекул.

ПК-3

ПК-2

ПК-6 Знать квантово-механические представления о строении вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами спектроскопических исследований.

4

Вращательная спектроскопия.

Условия применения микроволновой спек-

троскопии. Модель жёсткого ротатора. Мо-

мент инерции. Уравнение энергии враща-

тельного уровня. Вращательное квантовое число. Набор энергетических состояний. Правила отбора. Вращательная постоянная. Вид вращательного спектра двухатомной молекулы. Нежесткий ротатор. Постоянная центробежного растяжения, её связь с силовой постоянной связи. Вращательные спектры многоатомных молекул. Линейные молекулы. Молекулы типа сферического, симметричного, асимметричного волчка. Расчет энергетических состояний симметричного волчка. Понятие эффекта Штарка.

ПК-3

ПК-2

ПК-6 Знать квантово-механические представления о строении вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами спектроскопических исследований в микроволновой области спектра.

5

Колебательно-вращательная спектроскопия.

Параллельные и перпендикулярные колба-

ния многоатомных молекул. Колебательно-

вращательные уровни, их энергетическая

диаграмма. Правила отбора. Структура P, Q, R- ветвей в спектрах молекул различной

симметрии.

ПК-2

ПК-3

ОК-6 Знать квантово-механические представления о строении вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами спектроскопических исследований.

6

Рефрактометрия.

Понятие показателя преломления света. От

носительный, абсолютный показатель пре-

ломления. Зависимость от плотности, поля

ризуемости молекулы, от температуры, дав

ления, состава растворов, длины волны света. Относительная, средняя, удельная дисперсия. Принципиальная схема рефрактометра типа Аббе.Удельная и молярная рефракции. Групповые, связевые, атомные рефракции, структурные инкременты. Вычисление рефракции по аддитивной схеме. Экзальтация молекулярной рефракции. Определение структуры органических соединений по молекулярной рефракции и дисперсии. Вычисление рефракции растворенного вещества.

ПК-3

ПК-2

ПК-6

ПК-9

7

Спектроскопия в радиочастотной области.

Метод электронного парамагнитного резонанса Спиновый и магнитный моменты электрона. Эффект Зеемана для неспаренного электрона. Элементарный магнитный резо

нанс. Основное уравнение ЭПР, правила отбора и условия получения спектров ЭПР. Параметры спектров ЭПР. Сверхтонкое взаимодействие и его проявление в спектре ЭПР. Приложение метода ЭПР в химии. Идентификация и определение концентрации парамагнитных молекул, изучение механизма и кинетики химических реакций.

Метод ядерного магнитного резонанса. Фи

зические основы метода. Условие ядерного магнитного резонанса. Химический сдвиг и спин-спиновое взаимодействие ядер. Анализ спектров ЯМР.

Протонный магнитный резонанс и его применение в органической химии, достоинства и недостатки метода. ЯМР других магнитных ядер. Блок-схема спектрометра ЯМР.

ПК-3

ПК-2

ПК-6

ПК-4 Знать квантовомеханические представления о строении вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами спектроскопических исследований ЭПР.

8

Метод ядерного гамма-резонанса.

Эффект Мессбауэра. Допплеровское уширение линий и энергия отдачи. Получение гамма-резонансных спектров. Возможности применения гамма-резонансной спектроскопии в химии.

ПК-2

ПК-3

ОК-6 Знать квантово-механические представления о строении вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами спектроскопических исследований.

9

Масс-спектрометрия.

Физические основы метода. Принципиальная схема масс-спектрометра. Методы иониза

ции. Типы ионов в масс-спектрах, разделение и регистрация ионов. Ионная область и разрешающая способность масс-спектрометра, применение метода. Идентификация веществ. Проблемы расшифровки спектров. Корреляция между молекулярной структурой и масс-спектрами. Измерение потенциалов появления ионов и определения потенциалов ионизации и энергии разрыва связей. Количественный анализ, применение ЭВМ.

ПК-2

ПК-3

ОК-6 Знать теорию строения вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами математической обработки экспериментальных данных.

10

Спектроскопия в области рентгеновского излучения.

Схема возникновения фотоэлектронной эмиссии в результате поглощения вакуумного ультрафиолета или рентгеновского излучения в изолированной молекуле в твердом теле. РФлА и оже-спектроскопия. Правила отбора. Возможности УФЭС, РФЭС и РФлА. Количественный элементный анализ. Химический сдвиг в ФЭС и установление структуры молекул. Особенности эксперимента. Достоинства и недостатки метода.

ПК-2

ПК-3

ОК-6

Знать теорию обеспечения безопасной работы с источниками высокочастотных излучателей ЭМИ Знать теорию строения вещества. Уметь интерпретировать экспериментальные результаты. Владеть методами математической обработки экспериментальных данных.

5. Образовательные технологии:



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Рабочая программа дисциплины «теоретические основы теплотехники» Направление подготовки

    Рабочая программа
    Рабочая программа дисциплины (РПД) составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника» .
  2. Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки (1)

    Рабочая программа
    Целью освоения модуля “Электротехника” является обеспечение студентов базовыми знаниями в области теоретической электротехники и формирование основы для успешного изучения ими последующих предметов электротехнического цикла.
  3. Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки (2)

    Рабочая программа
    Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов в автоматизированных управляющих комплексов морской техники и технических средств корабельного вооружения.
  4. Рабочая программа дисциплины электротехника и электроника направление подготовки (3)

    Рабочая программа
    Целью освоения модуля “Электротехника” дисциплины «Электротехника и электроника» является обеспечение студентов базовыми знаниями современной теоретической электротехники и формирование основы для успешного изучения ими последующих
  5. Рабочая программа дисциплины «Основы технологии машиностроения» Направление подготовки

    Рабочая программа
    Дисциплина «Основы технологии машиностроения» являются первой частью в изучении науки «технология машиностроения» как учении об изготовлении машин заданного качества.

Другие похожие документы..