Поиск

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

Рекомендуем ознакомиться

'Программа'
Мультидисциплинарный подход в реабилитации. Влияние сестринской помощи на двигательное восстановление после инсульта. *тема доклада и докладчик соглас...полностью>>
'Закон'
Цей Закон встановлює правові та організаційні основи містобудівної діяльності і спрямований на забезпечення сталого розвитку територій з урахуванням д...полностью>>
'Документ'
Атомное ядро. Ядерная энергетика. Атомный век. Эти и десятки других, так или иначе связанных со словом «ядро» терминов заполняют страницы газет, книг...полностью>>
'Документ'
На виконання Закону України « Про загальну середню освіту», Указу Президента України «Про невідкладні заходи щодо забезпечення функціонування та розв...полностью>>

Рабочая программа по Теоретической электрохимии для специальности 250300 Технология электрохимических производств для направления 540800. Химическая технология и биотехнология

Главная > Рабочая программа
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Технологический институт СГТУ

Кафедра ТЭП

Рабочая программа

по Теоретической электрохимии

для специальности 250300 - Технология электрохимических

производств для направления 540800.

Химическая технология и биотехнология

Курс 3 – 4

Семестр 6 – 7

Лекции – 68 час.

Практич. занятия - 34 час.

Лабор. занятия 68 час

Курсовая работа 7 семестр

Экзамен 7 семестр

Зачет 6 семестр

Самост. работа 180 час.

Всего часов 272

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры 13.04.2003г.

протокол №8

Зав. кафедрой Попова С.С.

Рабочая программа утверждена учебно-методической

комиссией по специальности 13.04.2003 г. протокол №8

Председатель УМКС

1.Цель и задачи курса «Теоретическая электрохимия»,

место этого курса в учебном процессе.

1.1 Цель преподавания дисциплины

Теоретическая электрохимия является фундаментом электрохимической технологии, в частности, технологии изготовления электродных материалов

для химических источников электрической энергии и информации, функ-циональной гальванотехники, основанной на использовании технологий нанесения металлических покрытий электролитически или химическим вос-становлением из раствора ,технологии нанесения оксидных и других покрытий (фосфатирование, хроматирование),обеспечивая необходимый уровень защитных и других функциональных свойств: твердость, износостойкость, сверхпроводящие свойства и т.д.

Цель преподавания теоретической электрохимии - показать, что эта наука базируется на небольшом количестве фундаментальных законов, обобщающих огромное множество различных экспериментальных данных, что позволяет применить эти законы в самых различных областях прикладной электрохимии и в смежных областях (размерная обработка металлов, водородная энергетика и т.д.)

1.2. Задачи преподавания дисциплины:

Задачи преподавания дисциплины формируются на основе требований квалификационной характеристики инженера по специальности «Технология

электрохимических производств», в соответствии с которыми студент должен знать:

-Основные электрохимические процессы и законы, управляющие этими процессами, их материалистическое толкование.

-Основные принципы и схемы проведения электрохимических измерений.

Основной задачей курса является привитие студентам знаний теоретических основ электрохимии – науки, занимающейся изучением взаимного превращения химической и электрохимической форм энергии и закономерностей , присущих этим процессам. В курсе рассматриваются электрохимические системы и их составные части в состоянии равновесия и динамики. Главное внимание уделяется электрохимической кинетике - основе технических электрохимических процессов. При чтении курса приводятся примеры приложения основных положений теоретической электрохимии к решению конкретных практических задач. Показывается выдающаяся роль русских и советских ученых в становлении и развитии электрохимической науки,отражаются последние достижения, нерешенные проблемы и перспективы развития.

Изучение курса теоретической электрохимии и выполнение лабораторного практикума по курсу способствует выработке у студентов навыков исследователей и их подготовке к самостоятельной творческой работе по усовершенствованию существующих производственных процессов, разработке и внедрению новых методов производства.

Программа отражает основное содержание современной теоретической электрохимии и дает его изложение в логической последовательности, направленной в соответствии с историческим развитием науки.

1.3. Структурно-логическая связь с другими дисциплинами.

Теоретическая электрохимия является основой прикладной электрохимии, и чтение этого курса предшествует изучению дисциплины «Технология электрохимических производств». Изложение курса базируется на ранее приобретенных студентами знаниях по философии и методологии науки, по физике, химии, физической химии, математике, информатике, химии поверхностных явлений, коллоидной химии и другим общеобразовательным дисциплинам.

Теоретическая электрохимия является основой для изучения прикладной

электрохимии , но и специальных курсов:

  • Химические источники тока, современные проблемы и методы исследования;

  • Функциональная гальванотехника, современные проблемы и методы исследования;

  • Экологические проблемы производства ХИТ и функциональной гальванотехники;

  • Биоэлектротехнология с основами биоэлектрохимии;

  • Электрохимия мембран и мембранная технология;

  • Электрохимия оксидов со структурой и свойствами высокотемпературных сверхпроводников;

  • Электрохимические аспекты водородного материаловедения;

  • Катодное внедрение металлов в твердые электроды.

Перечень дисциплин с указанием разделов, усвоение которых студентами специальности ТЭП необходимо для изучения курса теоретической

электрохимии:

Математика: основы дифференциального и интегрального исчисления, дифференциальные уравнения 1-го и 2-го порядков; ряды Фурье, интеграл Гаусса, гиперболические функции;

Физика: основы математической физики (решение задач диффузии носителей заряда в твердой фазе , в растворе и на межфазной границе, их миграции ,расчета токов, ограниченных пространственным зарядом);

Электротехника и Электроника :решение задач моделирования эквивалентных электрических схем процессов с переносом заряда); Химия: методы синтеза различных веществ и их химического анализа Физическая химия: основные законы химической термодинамики и химической кинетики ,термодинамики неравновесных процессов; основы квантовой химии.

2. Требования к знаниям и умениям студентов по курсу «Теоретическая электрохимия»

Студент должен знать и уметь писать следующие уравнения электрохимической кинетики.

2.1.1. Уравнение поляризационной i , Е- кривой в условиях

    1. замедленного разряда,

    2. замедленной диффузии,

    3. замедленной химической стадии,

    4. замедленной стадии кристаллизации,

    5. смешанной кинетики

      1. Графическое определение плотности тока обмена i ,константы скорости Кs, коэффициента L, энергии активизации. Возможные методы.

      2. Уравнение i=f(t) при Е=const 3.1.-3.5.(см.п.п.1.1.-1.5.)

      3. Графическое определение и расчет коэффициента диффузии из i,t- кривых и ПДК

      4. Уравнение Е=f(t) при i=const

Графическое определение (в соответствии с п.2.1.1) и расчет переходного

времени ,а также величины адсорбции Г и D

      1. Зависимость i-t для процесса катодного внедрения (графическая) и ее интерпретация при замедленной стадии

2.1.6.1.-диффузии;

2.1.6.2.-эл/х стадии внедрения;

2.1.6.3.-образования и роста зародышей;

2.1.6.4.-зависимости i- 1/t; Q-t ; Q-Е

2.1.7.Уравнения для расчета емкости двойного слоя Сдв заряда поверхности έ, пограничного натяжения σ толщины д. э. с. по теории Гельмгольца, Гуи-Чапмена, Эршлера-Грэма;

заряда катионов (ε+) и анионов (ε-) в ионной обкладке д .э. с. и их адсорбцию Г+ и Г-; потенциала Ψ1.

2.1.8 Методы определения φ т.н.з.(графические зависимости)

      1. Внешний, внутренний и поверхностный потенциалы.

      2. Уравнение электродной функции для различных типов электродов.

      3. Правило Томсона. Уравнение Гиббса-Гельмгольца для эдс.

      4. Правило Лютера.

      5. Диффузионный и мембранный потенциалы. Стеклянный электрод. Ион-селективные электроды.

      6. Диаграмма термодинамической устойчивости воды.

      7. Определение термодинамических величин ∆Ģ, ∆Н, ΔЅ, Кр, из измерений эдс и электродного потенциала. Электроды сравнения.

      8. Удельная ǽ и эквивалентная λ электропроводность и методы их определения.

      9. Активность ,коэффициент активности и методы их определения

      10. Коэффициент диффузии и методы его определения (из измерений λ, Едиф, ί р, τ…). Законы Фика.

      11. Методы определения адсорбции из электрохимических измерений ( по зависимости пограничного натяжения от концентрации,

По кривым заряжения и спада потенциала, по кривым дифференциальной емкости, по зависимости переходного времени от плотности поляризующего тока; по циклическим потенциодинамическим кривым).

      1. Определение энергии активации электрохимической реакции по поляризационным кривым, снятым при различных температурах.

      2. Определение механизма образования зародышей при наличии стадии кристаллизации из потенциостатических кривых плотность тока-время, а также из гальваностатических кривых потенциал-время.

2.2. Студент должен уметь :

  • провести измерения потенциала электрода, э. д. с. электрохимической

ячейки;

  • изготовить электрод сравнения и проверить его стабильность;

  • собрать электрохимическую ячейку и подключить ее к источнику постоянного(или переменного ) тока;

  • собрать измерительную и поляризующие цепи с исследуемой электрохимической ячейкой;

  • пользоваться кулонометром;

  • по результатам измерений тока, как функции потенциала и времени, и потенциала , как функции тока (количества электричества) и времени, рассчитать коэффициент диффузии, адсорбцию, плотность тока обмена, энергию активации; определить лимитирующую стадию процесса и сделать заключение о механизме процесса.

3. Распределение трудоемкости (час) дисциплины по темам и видам занятий (по учебному плану 1999 г.)

№ модуля

№ недели

№ темы

Наименование темы

Часы

Всего

Лек-ции

Лаб

зан.

Пр.

зан.

С

Р

С

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-

1

-

Входной контроль ( 4 семестр)

26

-

8

4

20

1

8

4.2.14.2.3

Двойной электрический слой. Методы изучения строения д.э.с.

52

16

8

4

20

2

12

4.2.4.

Теории строения двойного электрического слоя

40

8

8

4

20

3

18

4.3.

Кинетика электродных процессов.Виды перенапряжения.

60

12

12

6

30

7 семестр

4

6

4.4.1

4.4.2.

Кинетика некоторых электродных процессов: перенапряжения выделения

водорода; электровосстановление анионов

46

10

10

6

20

5

11

4.4.3.4.4.4.

Основные закономерности электрохимического выделения и растворения

металлов.Образование электролитических сплавов. Катодное внедрение.

46

10

10

4

20

6

14

4.4.5. 4.4.7.

Анодное растворение металлов ,пассивация. Основы теории коррозионных

процессов.

48

6

8

4

30

7

17

4.4.84.410

Кинетика электродных процессов на полупроводниках . Электрохимические

процессы на границе электрод-твердый электролит. Электрохимия биологических систем.

32

6

4

2

20

Итого

350

68

68

34

180

4. Рабочая программа по теоретической электрохимии

Содержание лекционного курса 6 семестр

4.1. Введение 6 ч.

Возможные случаи возникновения двойного электрического слоя и типы электродов .Уравнение Нернста .Диффузионный и мембранный потенциалы. Температурные эффекты двойного слоя. Строение раствора электролита и сольватационные эффекты в двойном слое.

Особенности скачков потенциалов на границе с твердым электролитом.

Внешний ,внутренний и поверхностный потенциалы.

Гальвани- и Вольта –потенциал. Потенциал незаряженной поверхности.

История развития представлений о двойном электрическом слое. Роль отечественной науки. Современные направления в развитии представлений о строении двойного электрического слоя и его влиянии на кинетику электрохимических процессов.

Входной контроль.

4.2. Двойной электрический слой на границе электрод-электролит

( 1 модуль)

4.2.1. Общие понятия 2 ч.

Электрокинетические явления.

Электрокинетический потенциал, его зависимость от концентрации и состава раствора. Связь электрокинетического и электродного потенциалов. Электрокапиллярные явления.

4.2.2. Адсорбция на границе раздела фаз. Уравнение Гиббса. Определение

адсорбции. Поверхностная концентрация. Поверхностный избыток.

Пограничное натяжение и поверхностная работа. Образование двойного электрического слоя. Случаи образования двойного слоя, потенциал нулевого заряда. Неполяризуемые и идеально поляризуемые электроды, область идеальной поляризуемости.

Доказательство образования двойного электрического слоя на границе металл-раствор электролита.

4.2.3.Методы изучения строения двойного электрического слоя 8 ч.

4.2.3.1.Адсорбционный метод.

Зависимость адсорбции от потенциала электрода. Влияние ПАВ на работу адсорбции. Определение потенциала нулевого заряда, адсорбция катионов и анионов из адсорбционных измерений.

4.2.3.2.Электрокапиллярные методы. Капиллярный электрометр. Вывод основного уравнения электрокапиллярной кривой. Точное уравнение электрокапиллярной кривой. Уравнение Липпмана. Анализ уравнения электрокапиллярности. Зависимость поверхностного натяжения и потенциала ртутного электрода от активности электролита.

Определение суммы адсорбций катионов и анионов из этой зависимости. Зависимость адсорбции катионов и анионов от потенциала для поверхностно – неактивного электролита .Электрокапиллярные кривые в растворах, содержащих поверхностно-активные ионы. Зависимость адсорбции поверхностно-активных катионов и анионов от потенциала. Вычисление адсорбции катионов и анионов из электрокапиллярных измерений. Электрокапиллярные кривые в присутствии молекулярных поверхностно-активных веществ. Расчет заряда поверхности. Измерение краевого угла смачивания, поверхностной твердости и их зависимость от потенциала. Измерение эстанса.

4.2.3.3.Емкость двойного электрического слоя. Поляризационная емкость, емкость Фарадеевской реакции. Методы измерения .Дифференциальная и интегральная емкость, соотношения между ними, способы измерения и вычисления .Связь между емкостью и пограничным натяжением. Зависимость дифференциальной и интегральной емкости от потенциала для растворов без поверхностно-активных веществ и в их присутствии. Определение потенциала незаряженной поверхности из емкостных измерений. Построение капиллярных кривых из емкостных измерений , определение адсорбции, релаксационные явления в двойном электрическом слое.

4.2.3.4. Кривые заряжения. Способы снятия кривых заряжения, интерпретация результатов. Адсорбция водорода и кислорода на платиновом электроде. Определение количества адсорбированного водорода из кривых заряжения. Адсорбция кислорода на поверхности платинированного платинового электрода. Определение адсорбции из циклических потенциодинамических измерений. Потенциалы нулевого заряда, методы их измерения, значение их величин в прикладной электрохимии.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Рабочая программа для подготовки инженеров по специальности 250300 "Технология электрохимических производств"

    Рабочая программа
    Рабочая программа “Прикладная электрохимия” предназначена для подготовки на химико – технологическом факультете ТПУ инженеров по специальности 250 300 - “Технология электрохимических производств”.
  2. Педагогические и организационные условия эффективного сочетания очного обучения и применения технологий дистанционного образования

    Автореферат
    Защита состоится 25 октября 2007 года на заседании диссертационного совета Д 008.008.04 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук при Институте содержания и методов обучения РАО по адресу: 119121,
  3. Присуждаемая ученая степень (2)

    Документ
    1.1. Временные требования к основной образовательной программе послевузовского профессионального образования (далее – Временные требования) по отрасли наук Химические науки вводятся в соответствии с постановлением Правительства Российской
  4. Присуждаемая ученая степень (3)

    Документ
    1.1. Временные требования к основной образовательной программе послевузовского профессионального образования (далее – Временные требования) по отрасли наук Технические науки вводятся в соответствии с постановлением Правительства Российской

Другие похожие документы..