ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета ветеринарной
медицины
Доцент ………Беляев В.А.
« » 2011г.
ЕН.Ф.8 ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
110500.62 - ветеринарно-санитарная экспертиза
(бакалавр ветеринарно-санитарной экспертизы)
г. Ставрополь, 2011 г.
Рабочая программа по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» рассмотрена и утверждена на методической комиссии факультета ветеринарной медицины протокол № 1 от «30» августа 2011 г.
Данные по рабочему плану по специальности –
110500.62 - Ветеринарно-санитарная экспертиза
Час Зачет.ед.
Трудоемкость по Госстандарту 90 2,5
Из них:
Самостоятельная работа 44 1,2
Аудиторные занятия 44 1,2
В том числе
Лекции 16 0,4
Лабораторные 28 0,7
Практические - -
Семинарские - -
Контроль самостоятельных работ 2
Семестры 4
Недель в семестре 18
Часов в неделю 2/4
Форма контроля:
Экзамен -
Зачет +
Курсовой проект -
Курсовая работа -
Цель дисциплины: курс физической и коллоидной химии завершает в учебных планах сельскохозяйственных вузов цикл общеобразовательных дисциплин и дает теоретическую основу для понимания таких дисциплин, как физиология животных и растений, микробиология, почвоведение, агрохимия, защита растений. Все возрастающие значения приобретает физическая и коллоидная химия в решении комплексных проблем по защите окружающей среды.
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о : использовании физических законов и физических методов исследования применительно к химическим и биологическим явлениям и процессам, а также о свойствах, методах получения и очистки двух крупных классов систем с высокоразвитой поверхностью – лиофобных коллоидов и растворов высокомолекулярных соединений.
Студент должен знать: основные положения химической термодинамики и термохимии, химической кинетики и катализа, химического равновесия, электрохимии, поверхностных явлений, основные свойства растворов неэлектролитов, физико-химические свойства и поведение высокодисперсных и высокомолекулярных систем, которые составляют основу всех биологических объектов.
Студент должен уметь: на основе теоретических положений и физико-химических методов исследования, применяемых в физической и коллоидной химией, изыскивать пути управления химическими и биохимическими процессами, выбирать оптимальные агротехнические мероприятия для получения экологически чистой продукции, оценивать по результатам анализа качество сельскохозяйственной продукции.
Содержание программы соответствует требованиям Государственного стандарта по специальности – 110500.62 - ветеринарно-санитарная экспертиза.
Учебно-тематический план по неорганической химии
№
п/п
|
Наименование разделов и тем
| Всего |
В том числе
|
Лекции
|
Лабораторные
|
Самостоятельная
|
1
2
3
4
5
6
7
8
|
Основы химической термодинамики
Химическая кинетика и катализ
Химическое равновесие.
Растворы неэлектролитов.
Растворы электролитов
Электрохимия
Поверхностные явления
Коллоидная химия
Микрогетерогенные процессы
Агрегатные вещества
КСР
|
11
8
12
7
15
18
7
10
2
|
2
2
2
2
2
2
2
2
|
4
-
4
-
8
10
-
2
|
5
6
6
5
5
6
5
6
|
|
ИТОГО:
|
90
|
16
|
28
|
44
|
Содержание лекций
№
темы
|
Наименование темы
|
Кол.
часов
|
Т ема 1
О сновы химической термодинамики.
Лекция 1. Первое начало термодинамики. Термохимия.
Содержание лекции: Закон сохранения энергии. Система и внешняя среда. Энергия и ее виды. Первое начало термодинамики. Изменение внутренней энергии при постоянном давлении. Энтальпия. Приложение первого начала термодинамики и химии. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса.
Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Энергия Гиббса. Энергия Гельмгольца. Свободная
энергия и направленность химических реакций. Связная энергия. Энтропия. Статистическая интерпретация энтропии.
Третье начало термодинамики. Примечание термодинамики в биологии и агрохимии.
|
2
|
Тема 2
|
Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие.
Лекция 2.Кинетика химических реакций. Химическое равновесие.
Содержание лекции: Классификация химических реакций по молекулярности. Скорость химических реакций. Классификация реакций по порядку. Кинетика сложных химических процессов. Теория Аррениуса. Энергия активация. Влияние катализаторов на скорость химических реакций.
Равновесное состояние. Закон действия масс для обратимых процессов. Константа химического равновесия. Условия смещения равновесия.
Принцип Ле-Шателье.
Фотохимические реакции. Основные законы фотохимии: Гроттуса и Ламберта-Бера. Энергия поглощения квантов. Закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна. Понятие о квантовом выходе. Скорость фотохимических реакций. Сенсибилизированные реакции. Фотосинтез работы К.А. Тимирязева.
|
2
|
Тема 3
|
Растворы неэлектролитов. Растворы электролитов.
Лекция 3.Растворы неэлектролитов. Растворы электролитов.
Содержание лекции:
Определение понятий «раствор». Способы выражения состава раствора. Растворы неэлектролитов. Законы Рауля. Криоскопия. Температура кипения разбавленных растворов. Эбуллиоскопия. Осмос. Осмотическое давление разбавленных растворов. Закон Вант-Гоффа. Биологические процессы и осмос. Определение осмотического давления растворов криоскопическим методом. Отклонение свойств растворов от законов Рауля и Вант-Гоффа.
Возникновение ионов в растворах. Процесс сольватации ионов. Теория Аррениуса. Развитие теории сильных электролитов в работах Дебая и Хюккеля. Активность. Коэффициент активности, ионная сила раствора. Шкала кислотности по отношению к воде. Количественное определение кислотности водных растворов. Расчет РН кислых и щелочных растворов. Вычисление РН водных растворов солей Константа Электрической диссоциации и ее определение. Буферные системы, состав, механизм действия РН буферных систем. Буферная емкость. Влияние концентрации компонента на буферную емкость. Биологическое значение буферных систем.
Растворы электролитов. Проводник 1 и 2 рода. Удельная электропроводность. Зависимость ее от разбавления. Применение законов действующих масс к слабым электролитам. Закон разбавления Оствальда. Скорости движения ионов. Закон независимости движения ионов. Закон Кольрауша. Подвижность ионов. Гидратация и сольватация ионов. Эффективный радиус ионов в растворах. Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении. Применение методов электропроводности в агрономии (определение ионной концентрации, степени и константы электролитической диссоциации, коэффициента электропроводности сильных электролитов, определение растворимость трудно растворимых солей, кондуктометрическое титрование). Роль растворов в процессах, протекающих в почве, растениях и организмах.
|
2
|
Тема 4
|
Электрохимия
Лекция 4.Гальванические элементы.
Содержание лекции: Электродные процессы. Возникновение потенциала на границе раздела фаз. Уравнение Нернста. Измерение электродных потенциалов. Водородный электрод. Нормальные потенциалы и ряд напряжений. Электроды измерительные и вспомогательные. Гальванические элементы, измерение их ЭДС. Электроды первого и второго рода. Нормальный элемент.
Концентрационные цепи. Диффузионный потенциал. Методы устранения потенциала. Значение диффузного и мембранного потенциала в биологических процессах. Окислительно - восстановительные электроды и цепи. Хингидронный электрод. Потенциометрическое определение окислительно-восстановительного потенциала почвы, потенциометрический метод определения РН, потенциометрическое титрование. Мембранные электроды с различными функциями. Определение Na и K в почвах и растениях. Биологические мембраны их роль в биологических объектах.
|
2
|
Тема 5
|
Поверхностные явления.
Лекция 5. Поверхностные явления.
Содержание лекции: Свободная энергия системы и величина поверхности. Поверхностное натяжение. Способы уменьшения свободной энергии системы. Физическая и химическая адсорбция. Адсорбция на поверхности разделов жидкость – газ. Уравнение Гиббса. Ориентация молекул в поверхностном слое. Мономолекулярные слои. Обращение фаз. Гидрофильные и гидрофобные поверхности. Смачивания его мера. Уравнение Лапласа. Коэффициент растекания. Поверхностно - активные вещества. Значение смачивания при действии пестицидов. Адсорбция на границе твердое тело, жидкость и твердое тело – газ. Изомеры адсорбции: уравнение Фрейндлиха, Ленгмюра; БЭТ. Обменная адсорбция. Уравнение Никольского. Адсорбционные процессы в почвах, растениях и организмах. Иониты.
|
2
|
Тема 6
|
Коллоидная химия .
Лекция 6.Введение в коллоидную химию. Коллоидные системы.
Содержание лекции: Классификация дисперсных систем. Основные особенности коллоидного состояния вещества. Методы получения коллоидных растворов. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Броуновское движение. Диффузия. Осмотическое давление. Равновесие Доннана. Диализ и ультрафильтрация. Седиментация ультрацентрифугирование. Полидисперсность коллоидов. Значение молекулярно-кинетических факторов в процессах почвообразования и генезиса почв. Вязкость. Уравнение Эйнштейна.
Электрокинетические явления. Двойной электрический слой. Строение мицеллы. Оптические свойства коллоидных систем: поглощение и рассеяние света. Закон Рэля, явление Тиндаля. Ультра-микроскопия. Электронная микроскопия и рентгенография при изучении структуры коллоидных частиц. Нефелометрия. Наглядные пособия. Схемы.
Изменения состояния коллоидных систем. Коагуляция гидрофобных золей электролитами. Механизм электролитной коагуляции. Пептизация гидрофобных золей. Коагуляция растворов ВМС.
|
2
|
Тема 7
|
Микрогетерогенные системы.
Лекция 7.Микрогетерогенные системы.
Содержание лекции: Строение и свойства: пены, эмульсии, аэрозоли, суспензии, гели. студни.
|
2
|
Тема 8
|
Агрегатные вещества.
Лекция 8.Агрегатные вещества.
Содержание лекции: Строение и расположение молекул в жидком, твердом, газообразном состоянии.
|
2
|
|
ИТОГО:
|
16
|
Перечень лабораторных, семинарских, практических работ
№ п/п
| Наименование занятий |
Количество часов
|
1
| Техника безопасности. Агрегатные состояния вещества. |
2
|
2
|
Определение вязкости жидкости.
|
2
|
3
|
Определение теплового эффекта химической реакции.
|
2
|
4
|
Коллоквиум
|
2
|
5
|
Буферные растворы.
|
2
|
6
|
Определение степени и константы электролитической диссоциации.
|
2
|
7
|
Определение поверхностного натяжения жидкости
|
2
|
8
|
Адсорбционные свойства почвы. Изотерма адсорбции Френдлиха.
|
2
|
9
|
Адсорбционные свойства почвы . Ионообменная адсорбция.
|
2
|
10
|
Решение задач.
|
2
|
11
|
Коллоквиум.
|
2
|
12
|
Получение коллоидных растворов Диализ.
|
2
|
13
|
Определение изоэлектрической точки желатина.
|
2
|
14
|
Коллоквиум по коллоидной химии.
|
2
|
|
ИТОГО:
|
28
|
Распределение учебного времени на изучение физической и коллоидной химии, %
№ п/п
| Наименование темы, раздела |
Процент времени
|
| Основы химической термодинамики |
8,3
|
| Химическая кинетика и катализ |
8,3
|
|
Химическое равновесие. Фотохимические реакции.
|
5,0
|
| Растворы электролитов. |
10,0
|
| Растворы неэлектролитов. |
5,0
|
| Электрохимия |
10,0
|
| Поверхностные явления |
16,0
|
| Коллоидные системы |
25,8
|
|
Микрогетерогенные процессы
|
5,0
|
|
Агрегатные вещества
|
6,6
|
|
ИТОГО:
|
100
|
Перечень специализированного и лабораторного оборудования
№ п/п
|
Наименование оборудования
|
Число на подгруппу (шт)
|
1
|
Горка с набором 40-ка реактивов
|
8
|
2
|
Штативы с цилиндрическими и коническими пробирками
|
15
|
3
|
Химические стаканы
|
15
|
4
|
Мерные колбы, круглые колбы, конические плоскодонные колбы.
|
15
|
5
|
Медные цилиндры и мензурки
|
15
|
6
|
Вискозиметры Оствальда
|
8
|
7
|
Прибор Бекмана
|
8
|
8
|
Термометр Бекманта
|
8
|
9
|
Реохордный мост Р-38
|
2
|
10
|
Диализатор
|
8
|
11
|
Термометр
|
15
|
Распределение времени на самостоятельную работу по физической и коллоидной химии
№ п/п
|
Вид самостоятельной подготовки
|
Кол-во часов
|
1
|
Теоретическая подготовка к очередной лекции.
|
9
|
2
|
Подготовка к очередному лабораторно-практическому занятию.
|
9
|
3
|
Выполнение индивидуальных занятий по темам лабораторно-практических занятий.
|
9
|
4
|
Подготовка к коллоквиуму (по физической и коллоидной химии)
|
9
|
5
|
Подготовка к зачету по физической и коллоидной химии.
|
8
|
6
|
ИТОГО:
|
44
|
Список используемой литературы:
Основная:
Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М., 2007. 496с.
Стромберг А.Г. Физическая химия: учебник для студ. вузов по хим. спец. М.: ВШ, 2006. 743 с.
Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия. М.: ВШ, 2006. 400с.
Дополнительная:
В.А.Киреев. Курс физической химии. М.: Химия, 2005. 459с.
Вьюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 2004. 320с.
Родин В.В. Основы физической, коллоидной и биологической химии: курс лекций. Ставрополь: АГРУС, 2009. 124с.
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по специальности 110500.62 – ветеринарно-санитарная экспертиза (бакалавриат).
Программу составила: Францева Н.Н., ассистент, к.б.н.
Рецензенты: Боровлев И.В., профессор, д.х.н.
Романенко Е.С., доцент, к.с.-х.н.
Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры химии и защиты растений протокол № от 2011 г.
Заведующий кафедрой Шипуля А.Н. |
