Geum.ru

Рабочая программа по дисциплине дс. 01. 02 «Современные проблемы химических источников тока и методы исследования» 240302. 65 «Технология электрохимических производств»

Вид материалаРабочая программа
Подобный материал:
1   2
ка, ки, φр и φор. Токи обмена, их зависимость от концентрации, стандартные токи обмена. Экспериментальное определение токов обмена (общее описание, из каких методов) и расчет по ним коэффициентов пе­реноса.
  • Особенности двух стадийной кинетики окисления - восстановления, где перенос заряда происходит в две ступени. Кривые перенапряжения и их особенности в этих случаях. ( см. Лосев). Зависимость токов обмена от концентрации в этом случае.
  • Особенности кинетики стадийных реакций с образованием промежуточ­ных адсорбционных продуктов. Современные теории перенапряжения водорода на металлах с низким перенапряжением с учетом энергетиче­ской неоднородности и адсорбции промежуточных продуктов

    (см. Гилеади и др.)
    1. Осложнения, связанные с процессом электрокристаллизации. Применение амальгамы для идеализированных случаев. Современные представления о росте граней идеального и неидеального кристалла, цен­тра кристаллизации. Азатомы и описание кинетики электрокристаллиза­ции (см. Феттера). Дефекты кристаллов, их свойства, поведение и влия­ние на свойства металлов, в том числе и на электрохимические.
    2. Классические методы решения уравнений диффузии. Уравнения Фика, и использование для решения задач теории концентрационных волн в потенциостатическом и гальваностатическом режиме.
    3. Вынужденная диффузия в жидкости, движущейся вдоль направления Диффузии. Закон Смолуховского.
    4. Решение уравнений диффузии в турбулентных потоках.
    5. Основы анализа различных типов электрохимических реаукций электри­ческими методами.
    6. Потенциодинамический метод в концентрационных системах. Металл в растворе своих ионов - анодная и катодная развертки. Анализ получаю­щихся функций, их асимптотическое представление, влияние v В/с, Со- Окислительно - восстановительные системы и амальгамные. Получение решения в интегралах свертки, методы вычисления, влияние v В/с, С°ох и С°к . Рассмотрение частного случая осциллографической полярографии (вольтометрия), ее практическое оформление и преимущества. Полностью необратимый случай окислительно-восстановительных реак­ций - его особенности.
    1. Общая и частная теория Фарадеевского импеданса.

    Ячейка для измерения в переменном токе, ее полная эквивалентная схе­ма, требования к вспомогательному электроду и электроду сравнения. Методы расчета сопротивления электролита. Импеданс рабочего элек­трода- фарадеевская и нефарадеевская части. Методы измерения импе­данса - мостовые, фазочувствительный милливольтметр, трех измере

    ний, синхронной регистрации гармоник Z = / Z/ е ±JφЭлементарная теория фарадеевского импеданса. Импеданс концентраци­онной поляризации и установившиеся концентрационные волны в растворе. Импеданс окислительно- восстановительной реакции с учетом стадии переноса электрона, а также импеданса ртутного электрода. Теория переменно точной полярографии. Импеданс неравнодоступной поверхности - импеданс длинного капилляра. Импеданс простейших гомогенных химических реакций и анализ его частотной зависимости. Феноменологическая теория импеданса концентраци­онных систем в общем случае вблизи потенциала равновесия. Феноменологиче­ская теория импеданса реакции адсорбции с переносом заряда. Зависимость ад- соорбционной псевдоемкости от потенциала и частоты. Современное состояние вопроса фарадеевского импеданса. Общий подход от кинетической схемы про­цесса к его фарадеевскому импедансу в терминах преобразования Лапласа. Трудности современных теорий импеданса.

    Методы графического анализа результатов измерения импеданса. Диа­граммы на комплексной плоскости для простейших эквивалентных электриче­ских систем.
    1. Методы статистической обработки экспериментальных данных.
    2. Программирование электрохимических процессов ( модели физические, логические, математические)

    8. Курсовой проект

    Учебным планом не предусмотрен

    J. Примерные темы курсовых работ
      1. Электрохимическое поведение меди в системе Са (Ва ) - Y - Си- О и возможность образования структур ВТСП.
      2. Поверхностная концентрация вакансий для металлов ( Al, Mg, Zn, РЗЭ, Pb, Cd, Ni, Fe, Cr, Co) и электрохимические методы ее определения.
      3. Интерметаллические соединения и твердые растворы: Механизм и кине­тика их катодного образования и анодного растворения.
      4. Реакции взаимодействия водорода с металлами, их кинетика и механизм.
      5. Механизм и кинетика гетеропереходов в пленочных (- Me - ПП - поли­мер, графит - Me - полимер, графит - Me - ПП) электрохимических си- темах.
      6. Электрохимические исследования ион-молекулярных взаимодействий в растворах солей металлов.
      7. Ориентированная электрокристаллизация. Моделирование и расчет пе­риодических явлений на растущем слое осадка сплава.
      8. Взаимосвязь между электрохимическими свойствами мембран и их структурой: сравнение мембран керамических, полимерных и биомем­бран.
      9. Ориентированная электрокристаллизация в условиях сопутствующего процесса выделения водорода.
      10. Кинетика и механизм химического наращивания слоев меди и никеля на графит и углеграфитовые материалы.
      11. Электрохимическая генерация сольватированных электронов и их уча­стие в электродных процессах.
      12. Электрохимическое поведение оксида меди и оксида меди, модифициро­ванного иттрием и лантаном, в растворах солей щелочных и щелочнозе­мельных металлов.
      13. Кинетика сопряженных электрохимических реакций при химической ме­таллизации (никелирование, меднение...).
      14. Роль диффузии в электрохимических реакциях и электрохимические ме­тоды определения диффузионных констант.
      15. Современные представления о кинетике и механизме твердофазных электрохимических реакций.
      16. Роль адсорбции в электрохимических реакциях и электрохимические ме­тоды ее определения.
      17. Резонансная природа неустойчивостей на границах области идеальной поляризуемости электродов.
      18. Оксидные наноструктуры кака зарядно-аккумулирующие материалы.
      19. Кинетика и механизм соадсорбции компонентов раствора на металличе­ских (или оксидно-металлических электродах).
      20. Квантово-химическое исследование взаимодействия молекул воды с по­верхностью металлических электродов.
      21. Модель процесса сорбции водорода металлическими электродами.

    10. Раечетно- графическая работа

    Учебным планом не предусмотрена

    11.Контрольная работа

    Учебным планом не предусмотрена

    12.1Экзаменационные вопросы

    I Современные проблемы и методы исследований в гальванотехнике
        1. Метод потенциостатических кривых плотность тока - время. Метод по­тен циостатического включения. Хроноамперометрия.
        2. Метод гальваностатических кривых потенциал-время. Метод гальвано­статического включения. Хропопотенциометрия. Кулонометрия.
        3. Метод потенциодинамических кривых. Хроновольгамперометрия. Цик­лическая х рон о вол ьтам перометр и я.
        4. Метод с тационарных поляризационных кривых.
        5. Метод вращающегося дискового электрода.
        6. Метод вращающегося дискового электрода с кольцом.
        7. Оптические методы: метод электроотражения, элипсометрия.
        8. Полярография, классический метод.
        9. Метод фарадеевского импеданса.
        10. Дифференциальные методы.
        11. Метод катодного внедрения.
        12. Потенциометрия бестоковая.
        13. Использование электрохимических методов в аналитической химии.
        1. Инверсионные методы с накоплением.
        2. Энергия активации электрохимического процесса, методы ее определе­ния.
        3. Коэффициент диффузии потенциал-определяющих ионов, методы ее оп­ределения.
        4. Константа скорости электрохимической реакции, ее связь с плотностью тока обмена. Методы определения.
        5. Порядок электрохимической реакции. Методы его определения.
        6. Стехиометрический коэффициент электрохимической реакции. Методы его определения.
        7. Коэффициент переноса заряда. Влияние двойного электрического слоя на скорость электрохимической реакции.
        8. Предельный ток электрохимической реакции, его природа. Критерии оп­ределения природы предельного тока.
        9. Особенности электрохимических реакций в твердой фазе.
        10. Работа образования зародыша новой фазы. Критерии протекания твер­дофазной реакции по механизму трех - или двумерного зародыша.
        11. Уравнение концентрационной волны при потенциостатичееком, гальва­ностатическом режиме или при протекании через электрод переменного тока синусоидальной формы.
        12. Особенности поведения ионов в плотном слое Геймгольца, в диффузи­онном слое Гуи, в диффузионном слое Нернста, в реакционном слое Прандля. Модели и количественная интерпретация.
        13. Влияние конвекции и миграции на характер кинетической зависимости электрохимической реакции.
        14. Адсорбция, ее влияние на зависимость скорости электрохимического процесса от потенциала и состояния поверхности электрода-.
        15. Особенности исследования поведения электродов при небольших сме­щениях потенциала от равновесного значения.

    II Приборы для электрохимических исследований

    .. Потенциометр
          1. Потенциостат
          2. Осциллограф
          3. Вращающийся дисковый электрод
          4. Вращающийся дисковый электрод с кольцом
          5. Мост переменного тока
          6. Электролитические ячейки для электродов при действии постоянным или переменным током
          7. Электроды сравнения для водных и неводных сред
          8. Полярограф
          9. Термостат, контактный термометр
          10. КСП, СГ1Д и другие регистрирующие приборы
          11. Кулонометры
          12. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности измерений и способы их оценки.
          13. Регуляторы тока.

    12.2 Вопросы к экзамену

    Современные проблемы и методы исследования ХИТ(раздел «проблемы»)
            1. Экологические проблемы в производстве ХИТ.
            2. Этапы развития НКА и НЖА.
            3. Области применения НКА и НЖА.
            4. Электролиты НКА и НЖА.
            5. Конструкторско-технологические варианты электродов НКА и НЖА (ламельные, безламельные, металлокерамические и др.).
            6. Технология изготовления металлокерамических основ.
            7. Пропитка спеченных основ МК ОНЭ и КЭ.
            8. Изготовление ОНЭ прессованием.
            9. Изготовление безламельных кадмиевых электродов методом электрофореза.
            10. Конструкция НКА и НЖА.
            11. Конструкция НЖ и НК батарей.
            12. Основные характеристики аккумуляторов и батарей.
            13. Электрические и эксплуатационные характеристики НЖА.
            14. Электрические и эксплуатационные характеристики НКА.
            15. Сборка, формирование и электрические испытания аккумуляторов.
            16. Электрические характеристики НКА на основе высокопористых матриц (металловолокновые, порометаллические).
            17. Влияние добавок и примесей на эксплуатационные характеристики аккумуляторов.
            18. Электрохимические процессы на окисно-никелевом электроде при заряде и разряде.
            19. Электрохимические процессы на отрицательном электроде при заряде и разряде.
            20. Виды сепараторов, применяемые в ХИТ со щелочным электролитом.
            21. Простые разделители пластин.
            22. Пористые и набухающие сепараторы.
            23. Функциональные свойства сепараторов. Селективность. Фильтрация жидкости. Проводимость.
            24. Механические и химические свойства сепараторов.
            25. Общие требования к сепарационным материалам.
            26. Причины образования шунтирующих мостиков между положительным и отрицательным электродами.
            27. Образование кадмиевого шунтирования и образование шунтирования при включении металла в положительно-активную массу.
            28. Конструкционное расположение сепараторов в электродном блоке.
            29. Сепаратор СПАК-20, модифицированный радиационно-химическим синтезом.
            30. Радиационно-химический метод модификации полимеров.



    13.Список основной и дополнительной литературы

    Основная:

    1. Миомандр, С. Садки. Электрохимия. М.: Техносфера. 2008 г.

    2. Зимон А. Физическая химия. Изд-во «Риф», 2006 г.

    3. Дамаскин Б.Б., Цирлина Г.А., Петрий О.А. Электрохимия. Изд. Колос – 2006 г.

    4. Байрамов В.М. Основы электрохимии. Изд-во «Академия», 2005 г.

    5. Лукомский Ю.Я., Гамбург Ю.Д. Физико-химические основы электрохимии. М.: Озон, 2008 г.

    6. Кайдриков Р.А., Журавлев Б.Л., Назмиева Л.А. Алгоритмы коррозионных расчетов: Уч.пособие; Казан.гос.технол. ун-т. Казань, 2006 г.

    7. Электрокристаллизация металлов из водных растворов: Уч.пособие. / И.Б. Мурашова, В.М. Рудой, Т.Н. Останина, Н.И. Останин, А.Б. Даринцева. Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2007 г.

    8. Попова С. С. Метод вращающегося дискового электрода:учеб.пособие/ С. С.Попова, Е.В.Ченцова.-Саратов:Сарат. гос. техн. ун-т,2006 г.

    9. Попова С. С. Тонкослойная электрохимия:учеб. пособие/ С.С. Попова.-Саратов: Сарат.гос.техн.ун-т, 2006 г.

    10. Измерение pHs приэлектродного слоя: уч. пособие / Попова С.С, Ковальчук Ю.А. - Саратов:Сарат. гос. техн. ун-т, 2007 г.

    11. Тушинский Л.И. И др. Методы исследования материалов. М.: Мир, 2004г.

    12. Методы электрохимических исследований: Уч.пособие/ Ю.В. Серянов, Л.А. Фоменко, С.Н. Баранов, В.В. Родионов. – Саратов: СГТУ, 2005 г.

    13. Салем Р.Р. Физическая химия. Начала теоретической электрохимии. М.: Комкнига, 2005 г.

    14. Байрамов В.М. Основы электрохимии: Учебное пособие для вузов. М.: Академия, 2005 г.

    15. Журналы «Электрохимия», «Успехи химии», «Защита металлов», «Журнал прикладной химии»

    Дополнительная

    1. Феттер К., Электрохимическая кинетика, М.: Химия, 1967 г.
    2. Фрумкин А.Н., БагоцкийВ. С., ИофаЗ.А., Кабанов Б.Н., Кинетика электродных процессов, М.: МГУ, 1952 г.
    3. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Батраков В.В., Адсорбция органических соединений на электродах. М.-Л.: Наука, 1968 г.
    4. Дамаскин Б.Б., Принципы современных методов изучения электорохимических реакций, М.: МГУ, 1965г.
    5. Делахей П., Новые приборы и методы в электрохимии, Л., 1964 г.
    6. Делахей П., Двойной слой и кинетика электродных процессов, М.: Мир, 1967г.Переиздан в 1995г.
    7. Плесков Ю.В. , Фидиновский В.Ю., Вращающийся дисковый электрод, М-Л.: Наука, 1972 г.
    8. Измайлов Н.А., Электрохимия растворов, М-Л.: Химия, 1966 г.
    9. Корыта И., Дворжак И., Богачкова В., Электрохимия, М.: Мир, 1977 г.
    10. Кравцов В.И. ,Электродные процессы в растворах комплексов металлов, Л.: ЛГУ, 1969 г.
    11. Мишенко К.П., Полторацкий Г.М., Термодинамика и строение водных и неводных растворов элекролитов. М-Л.: Химия, 1984 г.
    12. Латимер В., Окислительные состояния элементов, Л., 1954г.
    13. Методы измерения в электрохимии, т.1 и 2, Под ред.Э.Егера и А.Залкинда М.: Мир, 1974 г.
    14. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А., Основы теоретической электрохимии, М.: Высшая школа, 1978 г.
    15. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику, М.: Высшая школа, 1986 г.
    16. Антропов Л.И., Теоретическая электрохимия, М.: Высшая школа, 1975 г., 1984 г.
    17. Скорчелетти В.В., Теоретическая электрохимия, М.: Высшая школа, 1974 г.
    18. Ротинян А.Л., Тихонов К.И., Шонина И.А. Теоретическая электрохимия, М.: Высшая школа, 1980 г.
    19. Попова С.С. Анодное растворение металлов и пассивация в кислых окислительных средах.- Саратов: СГУ, 1984 г.
    20. Кукоз Ф.И. Сборник задач по теоретической электрохимии, 1984 г.
    21. Попова С.С. Теоретическая электрохимия: сборник задач, Саратов: СГТУ, 1980 г.
    22. Левин А.И., Помосов А.В. Лабораторный практикум по теоретической электрохимии.- М: Металлургия, 1979 г.
    23. Дамаскин Б.Б.Практикум по электрохимии-М: Высшая школа, 1991 г.
    24. Дамаскин Б.Б., Цирлина Г.А., Петрий О.А. Электрохимия, М: Мир, 2001 г.



    14. Использование наглядных пособий, ТСО, вычислительной техники


    1. Таблица «Электрохимический ряд напряжений»
    2. Схемы электролитических ячеек, вращающийся дисковый электрод
    3. Электронные потециостаты.


    Графический материал к отчетам по лабораторным работам обрабатывается на компьютере.


    Программу составили:


    Профессор, д.х.н. Попова С.С.

    Доцент, к.х.н. Савельева Е.А.