Как химия объясняет и изменяет окружающий мир

Часть I. Как химия объясняет мир

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

• Химия как наука.
• Основные понятия химии: вещество, химический элемент, молекула, валентность, химическая реакция.
• Язык химии: химические формулы, названия веществ, уравнения реакций.
• Великие химические открытия: открытие атомов и молекул, Периодический закон, молекулярные формы углерода.

2. От атомов к молекулам. Как устроены молекулы

• Что такое молекула?
• Почему молекулы образуются из атомов? Ковалентная связь.
• Какие бывают связи? Характеристики ковалентной связи.
• Геометрия молекул.

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

• Связи между молекулами.
• Газы.
• Жидкости.
• Твердые вещества.
• Агрегатные состояния вещества. Фазовые диаграммы.
• Мифы и заблуждения о воде.

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

• Физические и химические явления.
• Почему что-то меняется? Когда изменения будут необратимыми? 2-й закон термодинамики. Энтропия и информация.
• Почему и в какую сторону идут химические реакции? Химическое равновесие
• Время в химии. Скорость химических реакций. От чего и как она зависит?
• Катализ в химии и в жизни.

5. Химия и жизнь

• Химический состав живых организмов.
• Аминокислоты и белки.
• Нуклеиновые кислоты.
• Углеводы: моно-, олиго- и полисахариды.
• Жиры и липиды.
• 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

• Общие сведения о химической промышленности. Природные источники неорганических и органических веществ.
• Научные принципы организации химического производства. Производство неорганических и органических веществ.
• Переработка нефти: физические и химические процессы.
• Безопасная химическая промышленность. Принципы «зеленой химии».

7. Химическая энергия (химические источники тока, углеводороды)

• Энергия и ее формы. Закон сохранения энергии.
• Энергетические проблемы человечества.
• Энергия химических связей (химическая энергия)
• Преобразование химической энергии
• Водородные топливные элементы. Водород как основа энергетики будущего.

8. Современные материалы. Полимеры и композиты

• Основные классы полимерных материалов.
• Пластики.
• Каучуки и резины.
• Волокна.
• Композиты.
• «Умные» материалы.

б) Химия в повседневной жизни

9. Бытовая химия

• Моющие средства.
• Удобрения.
• Неорганические пигменты и краски.
• Органические красители.

10. Традиционные материалы – стекло и керамика

• Кварц и кварцевое стекло.
• Силикатные стекла.
• Органические стекла.
• Керамика.

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 ее 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, ее 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.

Формат

• Форма обучения заочная (дистанционная)
• Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видео-лекций и выполнение тестовых заданий с автоматизированной проверкой результатов и творческих заданий с последующим обсуждением в форумах.

Требования

• 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.