Рабочая учебная программа по дисциплине: Физическая химия и коллоидная химия Для направлений и специализаций сокращенного срока обучения icon

Рабочая учебная программа по дисциплине: Физическая химия и коллоидная химия Для направлений и специализаций сокращенного срока обучения


Смотрите также:
Рабочая программа дисциплина «физическая и коллоидная химия» Специальность: 280501 «Технология...
Рабочая учебная программа по дисциплине " Физическая и коллоидная химия " Для направления 200500...
Методические указания и контрольные задания по дисциплине Физическая и коллоидная химия для...
Рабочая программа дисциплины «Физическая и коллоидная химия» для специальности 260301...
Рабочая программа дисциплины (модуля) «Уравнения математической физики»...
Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры неорганической химии " " 2009 г....
Рабочая программа дисциплины (модуля) «Линейная алгебра и аналитическая геометрия»...
Ские рекомендации по изучению дисциплин «Физическая химия» и«Физическая и коллоидная химия» для...
Рабочая программа по дисциплине Физическая и коллоидная химия по направлению 260100 Технология...
Обеспеченности дисциплины « Физическая и коллоидная химия» учебной и методической литературой...
Рабочая программа по дисциплине ен ф08 «Физическая химия»...
Рабочая программа по дисциплине ен ф08 «Физическая химия»...



Загрузка...
скачать


Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ивановский государственный химико–технологический университет


" У Т В Е Р Ж Д А Ю "

Проректор по учебной работе


­_____________ В.И.Светцов

"____" _______________2005 г.


Факультет: заочного обучения и дополнительного профессионального образования

Кафедра: Физической и коллоидной химии

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА


по дисциплине: Физическая химия и коллоидная химия

Для направлений и специализаций сокращенного срока обучения:

Шифр и название направления

Шифр и название специализации

^

260100 – Технология продуктов питания

260401 – Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно–косметических продуктов

^

Курс: II Семестры: 4 Всего часов по дисциплине: 200 часов

Лекции: 14 часов; Самостоятельная работа: 176 часов

Лабораторные занятия: 40 часов


Экзамен: 4 семестр;


Иваново, 2005 г


Рабочая учебная программа составлена на основании требований ГОС высшего профессионального образования по направлениям:

  • 240100 – Химическая технология и биотехнология

  • 280200 – Защита окружающей среды


Составитель: к.х.н., доцент Барбов А.В.

д.х.н., проф. Лефедова О.В.


Рабочая учебная программа утверждена на заседании кафедры физической

и коллоидной химии 19 мая 2004 г., протокол № 12

Заведующий кафедрой ___________________ М.В.Улитин




Рабочая учебная программа рекомендована секцией Научно-методического

Совета естественнонаучных дисциплин

Председатель секции __________________________ М.В.Улитин




Рабочая программа рассмотрена и утверждена деканом факультета заочного обучения и дополнительного профессионального образования


Декан заочного факультета ­­­­­­­­­­__________________ Н.Л. Лебедева




1. ВВЕДЕНИЕ

^ ЦЕЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ: изучение теоретических основ базовых дисциплин фундаментальной подготовки инженеров-технологов - коллоидной химии, физической химии поверхностных явлений и дисперсных систем, выработка навыков применения полученных знаний в решении прикладных задач.

^

ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ


Студент должен:

а) иметь представление об особенностях поведения, методах получения и основных физико-химических свойствах дисперсных систем, современном состоянии теории поверхностных явлений, устойчивости и коагуляции дисперсных систем.

б) знать и уметь использовать полученные теоретические знания в области химии дисперсных систем при освоении других дисциплин, изучающих различные процессы в гетерогенных системах.

в) владеть навыками проведения эксперимента в дисперсных системах и методами обработки полученных результатов.

г) иметь опыт в решении теоретических и прикладных задач в области коллоидной химии, химии гетерогенных и дисперсных систем.

Модули ( разделы ) дисциплины и виды занятий с указанием количества часов на их проведение.

№ п/п
^

Модуль ( раздел ) дисциплины


Лекции

Лабораторные занятия

Самост. работа

1

Основы химической термо­ди­на­мики и описания равновесий в химических реакциях

3,5

10

30

2

Равновесие в гетерогенных си­сте­мах

3,5

8

26

3

Термодинамика электрохими­че­с­ких систем

2

4

22

4

Поверхностные явления. Адсор­бция.

2

6

15

5

Свойства, методы получения, устойчивость и коагуляция дисперсных систем.

2

6

15

6

Структурно-механические свойства дисперсных систем

1

6

12

ИТОГО:

14

40

120



^ 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.

МОДУЛЬ 1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

МОДУЛЬ 1. ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ И ОПИ­СА­НИЯ РАВНОВЕСИЙ В ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ

а) Лекционный материал : 3,5 часа



п/п
^
Содержание излагаемого материала



1


2



Основные понятия химической термодинамики. I закон термодина­мики, термодинамические функции U и Н. Учение о теплоемкости. Зависимость U и Н от температуры. Закон Гесса, расчет тепло­вых эффектов химических реакций и физико-химических процес­сов. Зависимость теплового эффекта от температуры, уравнение Кирхгофа.

Второй закон термодинамики. Энтропия как функция состояния и критерий направленности протекания физико-химических процес­сов. Объединенный закон термодинамики, функции G и А как критерии равновесия и направленности физико-химических процессов. Термодинамика многокомпонентных гомогенных систем. Химический потенциал, зависимость химического потенциала от температуры и давления. Выражение условий равновесия и напра­вления протекания химических реакций через химический потен­циал.

Химическое равновесие. Закон действующих масс, расчет равно­весного выхода. Уравнение изотермы и расчет направления про­текания химических реакций. Уравнение изобары и влияние тем­пературы на состояние химического равновесия. Влияние темпе­ратуры и давления на равновесный выход.

б) лабораторные занятия : 10 часов.

В лабораторном практикуме прорабатываются следующие темы:

1. Определение тепловых эффектов химических процессов.

Выполняются следующие лабораторные работы:

а). Определение теплоты растворения хорошо растворимой соли.

б). Определение теплоты гидратообразования солей металлов.

в). Определение теплоты нейтрализации.

2. Химическое равновесие.

Выполняются лабораторная работа : Определение константы равнове­сия реакции дегидрирования изопропилового спирта.

Всего выполняется 2 лабораторные работы. Задания на лабораторные работы выдаются преподавателем.

В ходе лабораторно–практических занятий прорабатываются следу­ю­щие разделы курса:

1. Термохимия. Закон Гесса, следствия из закона Гесса. Расчет стан­дартного теплового эффекта реакции. Зависимость энтальпии от тем­пературы. Урав­нение Кирхгофа. Функции [Н(Т) - Н(0)].

2. Условия термодинамического равновесия и его признаки. Расчет аб­солютного значения энтропии и изменения энтропии в различных про­цессах.

3. Химическое равновесие. Расчеты констант равновесия по приведенным энергиям Гиббса и методу Темкина-Шварцмана. Расчеты числа пробе­гов, равновесной степени превращения, состава равновесной смеси.

При выполнении программы индивидуальной работы выполняется ин­дивидуальное расчетное задание по теме : "Расчет химических равнове­сий". Цель задания - закрепление полученных теоретических знаний при выполнении конкретных практических расчетов.

г) самостоятельная работа : 30 часов

Формы отчетности :

А. Отчеты по лабораторным работам, собеседование по индивидуальному домашнему заданию.
^

МОДУЛЬ 2. РАВНОВЕСИЕ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ


а) Лекционный материал : 3,5 часа



п/п
^
Содержание излагаемого материала


3

4



Равновесие в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса. Равно­весие в однокомпонентных системах, уравнение Клапейрона-Клау­зиуса. Зависимость давления насыщенного пара от температуры. Равновесие в двухкомпонентных системах. Равновесие в системе жидкость-пар, уравнение Рауля. Идеальные и неидеальные раство­ры, понятие активности. Диаграммы кипения, ректификация жидких смесей, использование в технологии пищевой промышленности.
Равновесие твердое-жидкость. Уравнение Шредера. Диаграммы плав­кости, их использование в химической технологии. Распределение третьего компонента в двух ограниченно смешивающихся жидкос­тях. Экстракция, применение в технологии переработки жиров и растительных масел.

б) лабораторные занятия : 8 часов.

В лабораторном практикуме прорабатываются следующие темы:

1. Физико-химические свойства растворов.

Выполняются следующие лабораторные работы:

а). Исследование зависимости давления насыщенного пара от тем­пературы в однокомпонентных системах.

б). Построение и анализ диаграмм кипения для бинарных систем.

в). Построение диаграммы расслоения фенол-вода.

Выполняется одна из выше перечисленных лабораторных работ. Задания на лаборатор­ные рабо­ты выдаются преподавателем.

В ходе лабораторных занятий прорабатываются следу­ю­щие разделы курса:

1. Термодинамика растворов. Гетерогенное равновесие. Анализ диаграмм состояния двухкомпонентных систем. Расчеты по диаграммам состояния с применением правила фаз Гиббса, правила рычага и сое­динительной прямой.

При выполнении программы индивидуальной работы выполняется ин­дивидуальное задание по теме : "Гетерогенные равновесия". Цель зада­ния - закрепление полученных теоретических знаний при выполнении конкретных практических расчетов.

д) самостоятельная работа : 26 часов

Формы отчетности :

Отчет по лабораторной работе и индивидуальному контрольному заданию.

^ МОДУЛЬ 3. ТЕРМОДИНАМИКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

а) Лекционный материал : 2 часа



п/п
^
Содержание излагаемого материала

5


Растворы электролитов. Термодинамика гальванического элемен­та, ура­внение Гиббса-Гельгольца и уравнение Нернста. Стандарт­ный эле­ктродный потенциал, типы электродов и гальванических элементов. Использование по­тенциометрии в физико-химических исследованиях.

б) лабораторные занятия : 4 часа

В лабораторном практикуме прорабатываются следующая тема:

а). Измерение ЭДС гальванических элементов.

б). Определение потенциала отдельного электрода.

в). Потенциометрическое определение рН раствора с водородным, хингид­рон­ным и стеклянным электродами.

Всего выполняется 2 лабораторные работы. Задания на лаборатор­ные работы выдаются преподавателем.

В ходе лабораторных занятий прорабатываются следующие разделы курса:

1. Типы гальванических элементов и электродов.

2. Расчеты ЭДС элементов и электродных потенциалов. Определение тер­модинамических функций по ЭДС элемента.

Самостоятельная работа : 22 часа

Формы отчетности :

А. Отчеты по лабораторной работе и индивидуальному контрольному заданию.


^ МОДУЛЬ 4. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. АДСОРБЦИЯ

а) Лекционный материал : 2 часа

№ п/п

Содержание излагаемого материала


6

Основы теории адсорбции на неоднородных поверхностях. Функции распределения, интегральное уравнение изотермы адсорбции. Полимолекулярная адсорбция. Теория БЭТ. Методы определения удельной поверхности.

Адсорбция на границах раздела фаз жж и жг. Связь величин адсорбции и повер­хностного натяжения. Уравне­ние Шишковского. Правило Траубе. Оп­ределение размеров молекул ПАВ из данных адсорбционных измерений. Адсорбция на границе раздела твердое - жидкость. Правило полярности Ребиндера, его обоснование. Правило Тра­у­бе и его количественное обосно­вание. Мо­дели процессов адсорбции из реальных растворов. Термоди­намика адсорбции электролитов. Правило Фаянса-Песко­ва-Ли­патова.

б) Лабораторные занятия 6 часов.

При выполнении программы лабораторных занятий модуля 2 осваиваются методики адсорбционных измерений, рассчитываются термодинамичес­кие характеристики процессов адсорбции в конкретных адсорбционных системах, анализируются полученные результаты.

Экспериментально выполняется лабораторная работа на тему : "Исследование термодинамики процессов адсорбции поверхностноактив­ных веществ на границе раздела фаз жидкость - газ ".

Содержание лабораторной работы.

^ Цели и задачи работы: исследование адсорбционных равновесий поверхностно-активных веществ в водных растворах и расчет термодинамичес­ких характеристик процессов адсорбции на границе раздела жидкость-газ.

^ Экспериментальная часть. Освоение методик измерения поверхностного натяжения жидкостей. Получение изотерм поверхностного натяжения гомологических рядов нормальных и изомерных алифатических спиртов при двух температурах. Задание на лабораторную работу выдается преподавателем. Методики эксперимента изложены в литературе [ 4 ].

^ Теоретическая часть. Из результатов эксперимента рассчитываются изотермы адсорбции ПАВ на границе раздела жидкость-газ и теплоты адсорбции в зависимости от величины адсорбции. Производится подбор модели процессов адсорбции, адекватной эксперименту. В рамках выбранной модели рассчитываются стандартные термодинамические характеристики адсорбции и определяются геометрические размеры молекул ПАВ.

При выполнении программы индивидуальной работы модуля 1 выполняется расчетное задание по теме : " Адсорбция паров на твердых адсорбентах ". Цель задания - закрепление полученных теоретических знаний при выполнении конкретных практических расчетов.

в). Самостоятельная работа: 15 часов

Форма отчетности : собеседование по результатам выполнения лабораторной работы и индивидуального контрольного задания.

Литература: 1. Стр. 44-89, 109-219; 2. Стр. 21-219; 3. Стр. 9-14; 4. Стр. 6-11.

^ МОДУЛЬ 5. СВОЙСТВА, МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ, УСТОЙЧИВОСТЬ И КОАГУЛЯЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ.

а) Лекционный материал 2 часа

№ лекции

Содержание излагаемого материала



7

Строение и свойства ультрамикрогетерогенных систем. Способы получения лиофобных золей. Методы диспергирования и конденсации. Химическая и физичес­кая конденсация. Ионные слои как фактор устойчивости коллоидных систем. Строение мицеллы лиофобного золя. Граница скольжения. потенциал как характеристика агрегативной устойчивости коллоидных систем. Влияние растворителя, температуры, добавок электролитов на потенциал и агрегативную устойчивость коллоидных систем. Индифферентные и неиндифферентные электролиты, их влияние на расп­ре­деление потенциала в ДЭС и потенциал мицелл лиофобных золей. Определение потенциала. Определение потенциала по ско­рости электрофореза. Уравнение Гельмгольца-Смолуховского. Ко­агуляция коллоидных систем. Закономерности электролитной коагуляции. Правило Шульце-Гарди.

б) Лабораторные занятия 6 часов.

При выполнении программы лабораторных занятий модуля 5 изучаются методы получения и физико-химические свойства коллоидных растворов на примерах конкретных золей, анализируются полученные результаты.

Экспериментально выполняется лабораторная работа на тему: "Методы получения и свойства дисперсных систем ".

Содержание лабораторной работы.

^ Цели и задачи работы. Качественное исследование основных физикохи­ми­ческих свойств дисперсных систем.

Экспериментальная часть. Освоение методик получения коллоидных растворов. Получение раствора гидрозоля и исследование оптических свойств, явления диализа, влияния температуры, добавок электролитов на устойчивость золя. Изучение поведения золя в электрическом поле, экспериментальное определение скорости электрофореза и знака заряда частиц дисперсной фазы. Задание выдается преподавателем. Методики получения коллоидных растворов и проведения эксперимента изложены в методических указаниях [ 6 ].

^ Теоретическая часть. На основе данных эксперимента определяется структура мицеллы золя, объясняются основные физико-химические свойства коллоидного раствора, производится проверка правила Шульца-Гарди.

в). Самостоятельная работа 15 часов.

Форма отчетности : собеседование по результатам выполнения лабораторной работы и индивидуального домашнего задания.

Литература: 1. Стр. 206-257, 278-293, 316-329; 2. Стр. 256-270, 314-405; 3.Стр. 17-32.

^ МОДУЛЬ 6. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕР­С­НЫХ СИСТЕМ.

а) Лекционный материал 1 час

№ п/п

Содержание излагаемого материала



8

Структурно-механические свойства дисперсных систем. Конденсаци­оннокристаллизационные и коагуляционные структуры. Тиксо­т­ро­пия, синерезис. Основные понятия и законы реологии. Идеально упругое тело Гука, идеально вязкое тело Ньютона и идеально пластическое тело Сен-Бенана-Кулона. Вязкость дисперсных систем как характеристика структурно-механических свойств. Структурирование в дисперсных системах. Уравнение Бингама. Реологические кривые. Зависимость вязкости от кон­центрации. Уравнение Энштейна. Вискозиметрический метод определения вязкости.

б) Лабораторные занятия 6 часов

При выполнении программы лабораторных занятий модуля 6 выполняется одна из лабораторных работ, предлагаемых ниже. Задание на лабораторную работу выдается преподавателем.

Работа № 1. Исследование зависимости вязкости раствора ВМС от концент­рации растворенного вещества, определение молекулярной массы полимера.

^ Цели и задачи работы: исследование влияния концентрации дисперсной фазы на вязкость жидкофазных дисперсных систем.

Экспериментальная часть. Освоение техники вискозиметрического метода оп­ределения вязкости жидкофазных дисперсных систем. Исследование зависимости вязкости водных растворов ВМС от концентрации полимера при постоянной температуре. Методики эксперимента изложены в методических указаниях [ 7 ].

^ Теоретическая часть. На основе данных эксперимента определяется характеристическая вязкость раствора ВМС и рассчитывается молекулярная масса полимера. Производится проверка уравнения Энштейна и объясняются причины возникающих отклонений.


Работа № 2. Получение реологических кривых структурированных жидкостей.

^ Цели и задачи работы. Экспериментальное исследование зависимости вязкости растворов ВМС от давления.

Экспериментальная часть. Освоение техники вискозиметрического метода определения вязкости жидкофазных дисперсных систем при различных давлениях. Исследование зависимости вязкости водных растворов ВМС от давления постоянной температуре. Методики эксперимента изложены в методических указаниях [ 7 ].

^ Теоретическая часть. На основе данных эксперимента получаются реологические кривые раствора ВМС и определяется возможный тип структурирования. Проводится анализ полученных результатов.

в). Самостоятельная работа 12 часов

Форма отчетности :

Собеседование по результатам лабораторной работы

Литература: 1. Стр. 258-277; 2. Стр. 406-451; 3. Стр. 16-23.
ЛИТЕРАТУРА

а) ОСНОВНАЯ

1. Физическая химия. Учебник под ред. Краснова К.С. Т. I, II.- М.: ВШ.-1996.

2. Физическая химия. Под ред. Краснова К.С.-М.: ВШ.- 1986.

3. А.Г.Стромберг, Д.П.Семченко. Физическая химия. Изд.2.- М.: ВШ.- 1988.

4. И.В.Кудряшов, Г.С.Каретников. Сборник примеров и задач по физи­ческой химии.-М.: ВШ.-1991.

5. Практикум по физической химии. Под ред.Буданова В.В., Воробье­ва Н.К.- М.: Химия.- 1986.

6. Краткий справочник физико-химических величин. Под ред. Равде­ля А.А., Пономаревой Л.М.- Л.: Химия.-1883.

б) ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

1. Я.И.Герасимов. Курс физической химии. Т.1.- М.: Химия, 1970.

2. Л.А.Николаев. Физическая химия.- М.: ВШ, 1979.

3. Биохимическая термодинамика.- М.: ИЛ, 1982.
^

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА


по разделу « Коллоидная химия » ( модули 4, 5 )

  1. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химия. - Л.: Химия. - 1984.- II-е изд. - 368 с.

  2. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. - М.: Химия. - 1988.- 464 с.

  3. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химия. - Л.: Химия.- 1974.- I-е изд. - 351 с.

  4. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. - М.: Химия .- 1976.- 512 с.

  5. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. / Под ред. Ю.Г. Фро­лова и А.С. Гродского. -М.: Химия.-1986.-215 с.

  6. Практикум по коллоидной химии./Под ред. И.С. Лаврова. - М.: Высшая шко­ла.-1983.-215 с.

  7. Методические указания к лабораторной работе по коллоидной химии "Исследование адсорбции на границах раздела фаз жидкость-газ и твердое тело-газ". / Канин Е.Н., Улитин М.В., под ред. Буданова В.В.- Иваново, Изд. ИХТИ.- 1994.- 32 с.

  8. Методические указания к выполнению курсовых работ по коллоидной химии./ Терская И.Н., Канин Е.Н., под ред. Буданова В.В.- Иваново, Изд. ИХТИ.- 1991.- 16 с.

  9. Методические указания к лабораторной работе по коллоидной химии "Изучение свойств дисперсных систем"./ Канин Е.Н., под ред. Буданова В.В..- Иваново, Изд. ИХТИ.- 1988.- 32 с.

  10. Методические указания к лабораторным работам "Реологические свойства коллоидных систем"./Канин Е.Н., Степанычева Е.А., Со­ко­лова И.Н. под ред. Буданова В.В..- Иваново, Изд. ИХТИ.- 1993.- 24 с.

  11. Методические указания к лабораторной работе по коллоидной химии "Свойства растворов коллоидных поверхностно-активных веществ". / Терская И.Н. Под ред. Буданова В.В.- Иваново. Изд. ИХТИ.-1998.-32 с.

  12. Методические указания к лабораторной работе по коллоидной химии "Определение удельной поверхности адсорбентов" / Базанова И.Н.- Иваново. Изд. ИХТИ.-1992.-22 с.



Применение ЭВМ в учебном процессе


Обработка результатов всех работ, выполняемых в лабораторном практикуме и в индивидуальных заданиях, проводится на ПЭВМ с помощью пакета программ, имеющихся на кафедре физической и коллоидной химии.





Скачать 159.57 Kb.
оставить комментарий
Барбов А.В
Дата03.10.2011
Размер159.57 Kb.
ТипРабочая учебная программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх