Как химия объясняет и изменяет окружающий мир

Цели изучения курса

1. Дать слушателям представление об основных понятиях химии и задачах, которые решает эта наука, научить их пользоваться химическим языком.
2. Рассказать о химической картине мира: строении веществ, особенностях химических реакций и свойствах живых систем.
3. Показать прикладные возможности химии, объяснить её роль в жизни общества и повседневной жизни людей.

Задачи курса:

1. Рассказать о мире веществ и их превращений, основных понятиях химии, химическом языке и великих химических открытиях.
2. Дать представление о том, как устроены вещества разной природы и частицы, из которых они состоят. Показать, как строение веществ влияет на их свойства.
3. Раскрыть суть химических явлений. Определить факторы, определяющие направление и скорость химических превращений. Объяснить явление катализа и показать его роль в химии.
4. Описать химическую природу живых систем. Рассказать о важнейших органических веществах в составе живых организмов и о том, какие функции они выполняют.
5. Дать представление о химической промышленности, её масштабах и крупнейших химических производствах. Показать возможность создания безопасных химических производств.
6. Объяснить суть химической формы энергии и показать роль химии в решении энергетических проблем человечества.
7. Дать представление о современных синтетических материалах на примере полимеров и композитов, описать их свойства и применение.
8. Рассказать о важнейших веществах и материалах, используемых в повседневной жизни людей.

Форма обучения заочная (дистанционная).

Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видеолекций и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов и творческих заданий с последующим обсуждением на форуме.

В открытом доступе вы можете ознакомиться с видеолекциями первых двух недель, остальные материалы станут доступны после оплаты курса. 

Курс является общеобразовательным, не требует специальной подготовки и рассчитан на широкую аудиторию слушателей, в первую очередь студентов нехимических вузов и факультетов и людей, уже получивших высшее образование, но желающих больше узнать об окружающем мире и повысить свой общенаучный уровень. Он будет полезен учителям, желающим повысить свою квалификацию, а также различным категориям слушателей, не связанным с наукой и образованием.

Рабочий язык курса: русский.

Курс состоит из 10 лекций.

Часть I. Как химия объясняет мир

1. Химия как наука. Основные понятия и законы химии. Великие химические открытия

1. Химия как наука.

2. Основные понятия химии: вещество, химический элемент, молекула, валентность, химическая реакция.

3. Язык химии: химические формулы, названия веществ, уравнения реакций.

4. Великие химические открытия: открытие атомов и молекул, Периодический закон, молекулярные формы углерода.

2. От атомов к молекулам. Как устроены молекулы

1. Что такое молекула?

2. Почему молекулы образуются из атомов? Ковалентная связь.

3. Какие бывают связи? Характеристики ковалентной связи.

4. Геометрия молекул.

3. От молекул к веществу. Газы, жидкости, твердые вещества

1. Связи между молекулами.

2. Газы.

3. Жидкости.

4. Твердые вещества.

5. Агрегатные состояния вещества. Фазовые диаграммы.

6. Мифы и заблуждения о воде.

4. Почему и как происходят химические реакции.
Направление, скорость и время реакций. Катализ в химии

1. Физические и химические явления.

2. Почему что-то меняется? Когда изменения будут необратимыми? 2-й закон термодинамики. Энтропия и информация.

3. Почему и в какую сторону идут химические реакции? Химическое равновесие.

4. Время в химии. Скорость химических реакций. От чего и как она зависит?

5. Катализ в химии и в жизни.

5. Химия и жизнь

1. Химический состав живых организмов.

2. Аминокислоты и белки.

3. Нуклеиновые кислоты.

3. Углеводы: моно-, олиго- и полисахариды.

4. Жиры и липиды.

5. Как на Земле появились сложные молекулы?

Часть II. Как химия изменяет мир

а) Химия на службе общества

6. Химическая промышленность – опасная и безопасная.
Зеленая химия

1. Общие сведения о химической промышленности. Природные источники неорганических и органических веществ.

2. Научные принципы организации химического производства. Производство неорганических и органических веществ.

3. Переработка нефти: физические и химические процессы.

4. Безопасная химическая промышленность. Принципы «зеленой химии».

7. Химическая энергия (химические источники тока, углеводороды)

1. Энергия и ее формы. Закон сохранения энергии.

2. Энергетические проблемы человечества.

3. Энергия химических связей (химическая энергия).

4. Преобразование химической энергии.

5. Водородные топливные элементы. Водород как основа энергетики будущего.

8. Современные материалы. Полимеры и композиты

1. Основные классы полимерных материалов.

2. Пластики.

3. Каучуки и резины.

4. Волокна.

5. Композиты.

6. «Умные» материалы.

б) Химия в повседневной жизни

9. Бытовая химия

1. Моющие средства.

2. Удобрения.

3. Неорганические пигменты и краски.

4. Органические красители.

10. Традиционные материалы – стекло и керамика

1. Кварц и кварцевое стекло.

2. Силикатные стекла.

3. Органические стекла.

4. Керамика.

По итогам обучения слушатели курсов должны:

Знать/понимать:

• основные химические понятия: вещество, элемент, молекула, валентность, реакция;
• основные законы химии: закон сохранения массы веществ, периодический закон;
• основы атомно-молекулярной теории;
• язык химии – формулы веществ и уравнения реакций;
• принципы образования химических связей: между атомами в молекулах и между молекулами в веществах;
• движущие силы химических реакций и факторы, влияющие на направление и скорость реакций;
• важнейшие классы биологически активных веществ и их функции;
• научные принципы организации химического производства и способы управления промышленными процессами;
• важнейшие виды сырья для химической промышленности и способы его переработки в полезные вещества;
• химические способы производства энергии;
• вещества и материалы, широко используемые в промышленности: пластмассы, каучуки, синтетические волокна, композитные материалы;
• вещества и материалы, широко используемые в повседневной жизни: стекло, керамика, мыла и моющие средства, красители природные и синтетические;
• глобальные проблемы, стоящие перед человечеством: экологические, энергетические, сырьевые и роль химии в решении этих проблем.

Уметь:

• составлять формулы химических соединений и уравнения химических реакций;
• определять элементный состав соединения по химической формуле;
• объяснять зависимость свойств веществ от их состава и строения; природу химической связи;
• определять направление протекания химических реакций в различных условиях;

использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

• объяснения химических явлений, происходящих в природе, быту и на производстве;
• определения возможности протекания химических превращений в различных условиях и оценки их последствий;
• экологически грамотного поведения в окружающей среде;
• оценки влияния химического загрязнения окружающей среды на организм человека и другие живые организмы;
• представления перспективных направлений развития химических технологий;
• критической оценки достоверности химической информации, поступающей из разных источников.

В результате изучения дисциплины «Как химия объясняет и изменяет окружающий мир» у студентов формируются следующие общекультурные и общепрофессиональные компетенции:
03.03.02 - Физика

• Способность к самоорганизации и самообразованию (OK-7).
• Cпособностью использовать в профессиональной деятельности базовые естественнонаучные знания, включая знания о предмете и объектах изучения, методах исследования, современных концепциях, достижениях и ограничениях естественных наук (прежде всего химии, биологии, экологии, наук о земле и человеке (ОПК-1).
• Способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ОПК-3).

04.03.01 — Химия

• Способность к самоорганизации и самообразованию (OK-7).
• Способность использовать полученные знания теоретических основ фундаментальных разделов химии при решении профессиональных задач (ОПК-1).