Теоретичні основи технології неорганічних речовин
Спеціальність: Хімічні технології та інженерія
Код дисципліни: 6.161.11.E.051
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Хімії і технології неорганічних речовин
Лектор: проф. Калимон Ярослав Андрійович
Семестр: 5 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
1. Здатність використовувати знання у практичних ситуаціях.
2. Здатність навчатися, сприймати набуті знання в предмет¬ній області та інтегрувати їх із уже наявними.
3. Здатність планувати та керувати часом.
4. Здатність до системного мислення, продукування нових ідей, креативності.
5. Уміння працювати самостійно і в команді, здатність ефективно спілкуватися на професійному та соціальному рівнях.
6. Здатність до аналізу та синтезу, вміння виявляти, формулювати, ставити та вирішувати наукові (науково-прикладні) завдання.
7. Визначеність та наполегливість при виконанні отриманих завдань та відповідальність за якість виконуваної роботи.
фахові компетентності:
1. Можливість продемонструвати знання та розуміння основних фактів, концепцій, принципів і теорій, що відносяться до хімії.
2. Сучасні уявлення про принципи структурної організації та типових функцій і механізмів роботи технологічних об'єктів хімічних виробництв.
3. Сучасні уявлення про механізми і принципи хімічних перетворень речовин і перетворення енергії в них.
4. Здатність інтепретувати дані, отримані в результаті лабораторних спостережень і вимірювань, з точки зору їх значимості та співвіднести їх з відповідною теорією.
5. Здатність використовувати теоретичні знання, практичні навички та уміння для оволодіння основами теорії й методів хіміко-технологічних досліджень.
6. Здатність використовувати теоретичні знання, практичні навички та уміння для аналізу, оцінювання та проектування технологічних процесів і устаткування з використанням традиційної та альтернативної сировини.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
- знати перший закон термодинаміки, ентальпію, теплоємність речовин і залежність їх від температури і тиску;
- знати теплові ефекти хімічних процесів і фазових перетворень;
- знати ентропію і функції напрямку хімічних процесів;
- знати рівняння стану газу і межі його застосування;
- знати кінетику гомогенних реакцій в газах та розчинах;
- знати кінетику гетерогенних некаталітичних хіміко-технологічних процесів;
- знати стадії гетерогенних процесів та способи їх інтенсифікації;
- знати гетерогенно-каталітичні процеси технології неорганічних речовин;
- знати термодинаміку електрохімічних систем;
- знати основні положення теорії електролітичної дисоціації;
- знати електричну провідність розчинів електролітів;
- вміти складати матеріальні і теплові баланси в ТНР;
- вміти розраховувати напрям і склад реакційної суміші в рівноважному стані;
- вміти розраховувати термодинамічні функції реальних газів;
- вміти проводити кінетичні розрахунки гомогенних, гетерогенно-некаталітичних та гетерогенно-каталітичних процесів технології неорганічних речовин;
- вміти знижувати величину дифузійного потенціалу в електрохімічних системах ТНР.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: • Неорганічна хімія,
• Фізична хімія,
• Органічна хімія,
• Аналітична хімія,
• Фізика,
• Математика.
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна охоплює теоретичне обгрунтування технологічних процесів неорганічних речовин, зокрема термодинамічних та кінетичних закономірностей їхнього перебігу.
Опис: Тема 1. Основні поняття хіміко-технологічного процесу. Стехіометричні розрахунки. Раціональність технологічного процесу і критерії його завершеності.
Тема 2. Застосування першого закону термодинаміки
у технологічних розрахунках
Вступ. Основні поняття і визначення. Теплота і робота. Математичний вираз першого закону термодинаміки. Ентальпія. Теплоємність. Матеріальний баланс технологічного процесу.
Тема 3. Термохімія.
Тепловий ефект хімічного процесу. Залежність теплового ефекту від температури. Тепловий баланс хімічного реактора. Приклади теплового розрахунку виробництв неорганічних речовин.
Тема 4. Застосування другого і третього законів термодинаміки у хіміко-технологічних розрахунках
Напрямок процесів у термодинамічних системах. Зв’язок ентропії з іншими властивостями системи. Ентропія і функції напрямку хімічних процесів. Хімічна рівновага. Константа рівноваги (Кр). Вплив температури на Кр. Дифрівняння ізобари Вант-Гоффа. Приблизне інтегрування ізобари Вант-Гоффа. Точне інтегрування ізобари Вант-Гоффа. Третій закон термодинаміки. Визначення ентропії на основі III з-ну термодинаміки. Визначення Кр на основі довідникових даних. Розрахунок складу рівноважної суміші простих ідеальних газових систем. Використання поняття ступеня перетворення для розрахунку складу рівноважної суміші
Тема 5. Кінетика гомогенних реакцій
Гомогенні і гетерогенні реакції. Основні поняття хімічної кінетики. Молекулярність і порядок реакції. Залежність швидкості реакції від температур. Константа швидкості. Енергія активації. Теорія активованого комплексу. Реакції нульового порядку. Необоротна реакція І-го порядку. Реакція другого порядку (І типу). Реакції третього порядку. Оборотна реакція першого порядку. Кінетики складних реакцій. Дві паралельні реакції першого порядку. Послідовні реакції першого порядку. Вивчення кінетики помірних реакцій. Методи визначення порядку реакцій. Кінетика гомогенних реакцій в розчинах.
Тема 6. Кінетика гетерогенних некаталічних хіміко-технологічних процесів
Кінетика фізичної абсорбції. Кінетика хемосорбції. Швидкість розчинення і вилуження.
Методи та критерії оцінювання: Виконання та захист лабораторних робіт, усне опитування, тестовий контроль, семестровий іспит, який проводять у письмово-усній формі; екзамен перед комісією з фіксацією питань та відповідей на них.
Критерії оцінювання результатів навчання: -здобувач освіти допускається до складання семестрового контролю (у формі іспиту) лише після виконання обов’язкових індивідуального робіт. Максимальна сума балів за поточний контроль – 30 балів;
-екзамен складається з двох компонент: письмової (?=60 балів) та усної (?=10 балів);
-оцінювання результатів навчання здобувачів освіти здійснюють відповідно до 100-бальної шкали оцінювання, встановленої у Національному університеті «Львівська політехніка». Методику розподілу та нарахування балів здобувачам вищої освіти регламентовано Положенням про організацію та проведення поточного і семестрового контролю результатів навчання здобувачів освіти Національному університеті «Львівська політехніка».
(https://lpnu.ua/sites/default/files/2020/pages/2028/svo0309polozhennyaproorganizaciyutaprovedennyapotochnogoisemestrovogokontrolyu.pdf).
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Навчально-методичне забезпечення
1. Електронний навчально-методичний комплекс «Теоретичні основи технології неорганічних речовин» Сертифікат № 03108/ Калимон Я.А. Гелеш А.Б http://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=1630.
2. Дослідження кінетики гомогенної хімічної реакції: Методичні вказівки до лабораторної роботи з дисципліни “Теоретичні основи технології неорганічних речовин” для студентів 1-го (бакалаврського) рівня вищої освіти спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія»/Укл.: Я.А. Калимон, А.Б. Гелеш. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2021. – 20 с.
3. Дослідження швидкості термічного розкладу натрію гідрогенкарбонату: Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу “Теоретичні основи технології неорганічних речовин” для студентів базового напрямку 6.051301 “Хімічна технологія”/ Укл.: В.Т.Яворський, Я.А. Калимон., З.О. Знак., А.Б. Гелеш – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2009. – 18 с.
4. Визначення лімітуючої стадії випалювання сульфурвмісної сировини гетерогенного (некаталітичного) хіміко-технологічного процесу: Методичні вказівки та інструкція до лабораторної роботи з курсу “Теоретичні основи технології неорганічних речовин” для студентів базового напряму 051301 – “Хімічна технологія ”/ Укл. Яворський В. Т., Калимон Я.А., Знак З.О., Гелеш А.Б. - Львів: - 2012. – 14 с.
Рекомендована література
Базова
1. Астрелін І.М., Теорія процесів виробництв неорганічних речовин. / Запольський А.К., Супрунчук В.І. і ін. [Текст]- К.: Вища школа, 1992.-399с.
2. Лобойко О.Я. Теоретичні основи технології неорганічних виробництв/Гринь Г.І., Товажнянський Л.Л. [Текст]-Харків:Видавництво «Підручник НТУ «ХПІ»», 2017.- 152с.
Допоміжна
1. Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. Физико-химические основы неорганической технологии. [Текст]- Санкт-Петербург: Химия, 1993.-440 с.
2. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. – М.: Химия, 1975. – 450 с.
3. Киперман С.А. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. – М.: Химия, 1979. – 349 с.
4. Эмануэль М.Н., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. – М.: Высшая школа, 1974. – 400 с.
5. И.П.Мухленов Расчеты химико-технологических проессов./под ред. И.П.Мухленова. [Текст].--Л.:Химия,1982.-248 с.
Інформаційні ресурси
1. http://www.twirpx.com/file/688588/
2. http://tnr.xtf.kpi.ua/r/dis/
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).