close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Коллоидная химия (СР 19.03.01)

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет
им. Г.Ф. Морозова»
КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
Методические указания для самостоятельной работы студентов
по направлению подготовки 19.03.01 - «Биотехнология»
профиль – Промышленная экология
Воронеж 2017
2
УДК 574
Бельчинская Л.И., Новикова Л.А., Дмитренков А.И., Коллоидная химия
[Текст]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 19.03.01 - «Биотехнология» профиль – Промышленная
экология / Л. И. Бельчинская ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО
«ВГЛТУ». – Воронеж, 2017. – 30 с.
Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».
Рецензент канд. хим. наук, доц. кафедры неорганической химии
и химической технологии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»
Ю.С. Перегудов
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Цели и задачи дисциплины………………………………………………..
2. Требования к результатам освоения дисциплины ………………………
3. Объем дисциплины и виды учебной работы……………………………..
4. Содержание дисциплины ………………………………………………….
5. Лабораторный практикум, практические занятия, семинары и другие
виды аудиторных занятий………………………………………………....
6.Перечень
вопросов
для
промежуточных
контролей(1,2)………………………………………………………………………..
7. Методические рекомендации по организации самостоятельного изучения дисциплины…………………………………………………………….
8.Перечень
вопросов
для
итогового
контроляэкзамена……………………………………….………………………………
9. Перечень примерных тем рефератов ……………………………………...
Библиографический список ……………………………………………......
Приложение 1. Пример оформления титульного листа реферата ……..
4
4
6
7
12
14
20
24
27
28
29
4
1. Цели и задачи дисциплины
1.1 Цель курса “Коллоидная химия” - дать студентам четкое представление о
фундаментальных теоретических и экспериментальных основах коллоидной
химии, показать применение этих основ в практической деятельности человека.
Ознакомление студентов с основами современного учения о дисперсных системах, с особыми свойствами поверхностных слоев на границах раздела фаз, с
поверхностными явлениями, с типами дисперсных систем.
1.2. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. изучить теоретические основы коллоидной химии.
2. сформировать новые навыки постановки и организации экспериментов,
3. уметь самостоятельно оценивать конечный результат эксперимента на основе соответствия его физическому смыслу,
4. уметь выполнять математическую обработку полученных результатов.
1.3. Дисциплина «Коллоидная химия» относится к вариативной части обязательной дисциплины основной профессиональной образовательной программы, индекс по учебному плану Б1.В.ОД.4
2. Требование к результатам освоения дисциплины
2.1. Для эффективного освоения дисциплины «Коллоидная химия» у
обучающегося должны быть сформированы следующие предварительные
компетенции или их части:
а) способность использовать основы философских знаний для формирования мировоззренческих позиций;
б) способность использовать знания о современной физической картине
мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для
понимания окружающего мира и явлений природы;
в) сформированность представлений о месте коллоидной химии в современной научной картине мира; понимание ее роли в формировании кругозора
и функциональной грамотности человека для решения практических задач.
5
2.2. Студент по результатам освоения дисциплины «Коллоидная химия» должен обладать следующими компетенциями (ПК):
общекультурные компетенции (ОК):

способность использовать основы философских знаний для формирования
мировоззренческой позиции (ОК-1);

способность и готовность использовать основные законы естественно научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-2).
2.3. В результате освоения дисциплины студент должен:
– знать термодинамику поверхностных явлений: поверхностное натяжении и поверхностную энергии, механизмы процессов формирования поверхностного слоя, механизмы образования и строения двойного электрического слоя,
электрокинетические явления на поверхности, об устойчивости и коагуляции в
дисперсных системах, об особенностях оптических свойств дисперсных систем,
рассеянии, поглощении света, окраски золей.
– уметь рассчитывать энергетические параметры адсорбции, различать
поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Знать свойства
растворов коллоидных ПАВ, управлять и использовать поверхностные явления.
– владеть теоретическими основами коллоидной химии, основными законами коллоидной химии при обсуждении полученных результатов , представлением об особенностях дисперсных систем, методологией выбора методов исследования коллоидных систем и поверхностных свойств, навыками их применения.
6
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Виды учебной работы
1
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции (Л)
Лабораторные работы (ЛР)
Семинары (С)
Занятия, проводимые в интерактивной
форме ( 33.15% от аудиторных по ФГОС
ВО)
Самостоятельная работа (Сам)
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Виды итогового контроля (зачет, экзамен)
Трудоемкость
всего в зачетных
часов
единицах
2
3
180
5,00
54
1,50
18
0,50
36
1,00
–
–
12
0,33
90
–
–
–
–
36
2,50
–
–
–
–
1,00
Таблица 1
Семестр
I
4
180
54
18
36
–
12
90
–
–
–
–
Экзамен
7
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
Дисциплина “Коллоидная химия” для бакалавров направления подготовки «Биотехнология» включает следующие вопросы: дисперсные (коллоидные) системы и формы получения лиофобных коллоидов, поверхностные явления и особые свойства поверхности раздела фаз, адсорбционные равновесия,
кинетические
и
электрические
свойства
и
методы
исследования дисперсных систем, устойчивость и коагуляция коллоидных систем, структурно-механические свойства дисперсных систем, оптические свойства дисперсных систем, молекулярно-кинетические свойства высокодисперсных систем, виды дисперсных систем.
Все виды аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов построены в виде логически связанной единой блочной системы, включающей
обязательную систематическую подготовку студентов к лабораторным и семинарским занятиям, сдачу отчетов по самостоятельной работе, отчетов по лабораторным работам, текущему контролю и блочных семестровых экзаменов (по
желанию), подготовке научных рефератов, занятие экспериментальной научной
работой.
В таблицу 2 включены основные разделы дисциплины “Коллоидная химия” и сведения по видам работ, относящимся к данной дисциплине.
№
Разделы дисциплины
Лекп/
ции
п
1 Дисперсные (коллоидные) системы и формы по2
лучения лиофобных коллоидов
2 Поверхностные явления и особые свойства по4
верхности раздела фаз, адсорбционные равновесия
3 Кинетические и электрические свойства и мето2
ды исследования дисперсных систем
4 Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
2
5 Структурно-механические свойства дисперсных
2
Таблица 2
ЛР Сам
6
12
14
14
4
10
4
4
14
10
8
систем
6 Оптические свойства дисперсных систем
7 Молекулярно-кинетические свойства высокодисперсных систем
8 Виды дисперсных систем
Итого часов
Итого зачетных единиц
2
2
4
10
10
2
18
0,50
36
1,00
10
90
2,50
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Дисперсные (коллоидные) системы и формы получения
лиофобных коллоидов
Признаки объектов коллоидной химии. Значение и пути развития коллоидной химии. Специфические особенности высокодисперсных систем. Классификация дисперсных систем. Лиофильные и лиофобные коллоидные системы.
Получение и очистка коллоидных систем. Диспергационные и конденсационные методы. Метод пептизации. Методы очистки: диализ, электродиализ, ультрафильтрация.
Раздел 2. Поверхностные явления и особые свойства поверхности раздела фаз, адсорбционные равновесия
Термодинамика поверхностных явлений.. Термодинамические параметры
поверхностного слоя. Геометрические параметры поверхности. Удельная свободная поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Факторы, влияющие на величину поверхностного натяжения. Внутренняя (полная) удельная
поверхностная энергия. Зависимость энергетических параметров поверхности
от температуры. Механизм процессов самопроизвольного уменьшения поверхностной
энергии
и
формирование
поверхностного
слоя. Поверхностно-
активные и инактивные вещества. Свободная поверхностная энергия твердых
тел. Методы определения поверхностного натяжения. Адгезия и смачивание.
Мера смачивания. Уравнение Юнга. Значение смачивания. Связь работы адгезии
с
краевым
углом.
Растекание.
9
Основные закономерности адсорбции. Адсорбция как поверхностное явление.
Количественное и графическое описание адсорбции. Уравнение Генри, Фрейндлиха, Ленгмюра. Капиллярные явления. Адсорбция на гладких поверхностях. Адсорбция на границе жидкость-газ. Фундаментальное адсорбционное
уравнение Гиббса. Гиббсовская адсорбция. Ее особенности. Построение изотермы адсорбции по изотерме поверхностного натяжения. Адсорбция ПАВ.
Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Принцип независимости
поверхностного действия Ленгмюра. Предельная адсорбция. Уравнение Шишковского и его анализ. Поверхностные пленки нерастворимых веществ. Использование пленок.Адсорбция газов на твердых поверхностях. Энергетические
и динамические характеристики адсорбции газов и паров твердыми телами. Теплоты адсорбции. Классические теории адсорбции газа. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Потенциальная теория полимолекулярной адсорбции Поляни. Адсорбция на пористых адсорбентах. Значение и недостатки
теории Поляни. Дальнейшие представления о многослойной адсорбции. Пять
основных типов изотерм адсорбции. Уравнение изотермы адсорбции БЭТ, его
анализ. Метод низкотемпературной адсорбции БЭТ. Адсорбция на границе
твердое тело - жидкость. Молекулярная адсорбция. Правило выравнивания полярностей. Ребиндера. Адсорбция ионов. Обменный характер ионной адсорбции. Ионообменные смолы. применение ионного обмена. Капиллярные явления. Капиллярная конденсация
Раздел 3. Кинетические и электрические
ды исследования дисперсных систем
свойства
и
мето-
Седиментация и седиментационный анализ дисперсности. Свободнодисперсные системы. Некоторые методы и приемы седиментационного анализа.
Электрокинетические явления (электроосмос, электрофорез, потенциал течения
и седиментации). Причины их возникновения. Значение. Механизмы образова-
10
ния и строения двойного электрического слоя. Классические теории строения
двойного электрического слоя: Гельмгольца - Перрена, Гуи-Чапмена, Штерна.
Электрокинетический потенциал и методы его определения. Факторы, влияющие на величину электрокинетического потенциала. Изоэлектрическое состояние. Учет специфической адсорбции ионов в теории двойного электрического
слоя.
Явление
перезарядки
коллоидных
частиц.
Термодинамические соотношения между поверхностным натяжением и электрическим потенциалом. Электрокапиллярные явления. Влияние поверхностноактивных
Примеры
веществ
образования
на
двойного
электрокапиллярную
электрического
кривую.
слоя. Мицелло-
образование. Строение мицеллы.
Раздел 4. Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
Проблема устойчивости дисперсных систем. Виды устойчивости. Влияние
температуры. Термодинамические основы и факторы устойчивости дисперсных
систем. Седиментация в дисперсных системах. Термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости. Коагуляция, ее стадии, причины.
Правила электролитной коагуляции. Кинетика коагуляции. Кинетика коагуляции. Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита. Кривые
кинетики коагуляции. Теории электролитной коагуляции. Недостатки химической адсорбционной и электростатической теории коагуляции электролитами.
Современная теория устойчивости и коагуляции лиофобных дисперсных систем. Значение теории Дерягина, Ландау, Фервея и Овербека (теория ДЛФО).
Закономерности коагуляции гидрофобных систем электролитами. Особые случаи коагуляции, явление неправильных рядов или чередование зон устойчивости, совместное действие электролитов, привыкание коллоидных систем. Защита коллоидных систем. Значение коагуляции. Современные представления о
факторах стабилизации коллоидных систем: электростатическом, сольватационном, структурно-механическом, энтропийном. Стабилизирующее действие
11
структурно-механического барьера и двойных диффузных слоев ионов. Образование и свойства растворов коллоидных поверхностно активных веществ (ассоциативных коллоидов). Термодинамика и механизм мицеллообразования.
Строение мицелл ПАВ. Солюбилизация. Основные факторы, влияющие на критическую концентрацию мицеллообразования. Методы определения ККМ.
Применение поверхностно активных веществ. Образование и свойства растворов молекулярных коллоидов (растворов ВМС).
Раздел 5. Структурно-механические свойства дисперсных систем
Образование, особенности и разрушение структурированных систем. Реологические свойства дисперсных систем. Свойства коагуляционных структур.
Тиксотропия. Конденсационно-кристаллизационные структуры. Вязкость коллоидных систем. Структурообразование в коллоидных системах. Факторы, определяющие прочность структур и механизм структурообразования. Композиционные материалы
Раздел 6. Оптические свойства дисперсных систем
Оптические явления в дисперсных системах. Рассеивание и поглощение
света в коллоидных системах. Формула Релея, ее анализ. Оптическая плотность
и уравнение Ламберта - Бера. Нефелометрия. Ультрамикроскопия. Определение
размеров и формы коллоидных частиц оптическими методами.
Раздел 7. Молекулярно-кинетические свойства высокодисперсных
систем
Причина молекулярно-кинетических свойств. Броуновское движение.
Диффузия. Осмос.
Раздел 8. Виды дисперсных систем
Дисперсные системы с жидкой и газообразной дисперсионной средой; золи, суспензии, эмульсии, пены, пасты. Особенности золей и суспензий. Пасты,
гели и осадки - как структурированные системы. Эмульсии. Пены. Аэрозоли, их
12
классификация. Представление о дисперсных системах с твердой дисперсионной средой.
4.3. Перечень занятий, проводимых в интерактивной форме
В таблице 3 представлены темы и краткое содержание лекций по соответствующим разделам курса химии.
Таблица 3
№ п/п
Тема занятия
Форма проведения
1
2
3
Дисперсные (коллоидные) системы и формы получения Публичная пре1
лиофобных коллоидов
зентация
Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
2
Лекция «прессконференция»
Кинетические и электрические свойства и методы Проблемная
3
исследования дисперсных систем
лекция
Структурно-механические
свойства
дисперсных
систем
4
Проект
Оптические
свойства
дисперсных
систем
5
Проект
Виды
дисперсных
систем
6
Коллоквиум
5. ЛЕКЦИОННЫЕ, ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ
ЗАНЯТИЯ
5.1. ЛЕКЦИИ
Таблица 4
№ № раздела дисциНаименование лекционных занятий
п/п
плины
1
2
3
1
Раздел 1
Дисперсные (коллоидные) системы и формы получения лиофобных коллоидов
2
Раздел 2
Поверхностные явления и особые свойства поверхности раздела фаз, адсорбционные равновесия
3
Раздел 3
Кинетические и электрические свойства и методы исследования дисперсных систем
4
Раздел 4
Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
5
Раздел 5
Структурно-механические свойства дисперсных систем
6
Раздел 6
Оптические свойства дисперсных систем
7
Раздел 7
Молекулярно-кинетические свойства высокодис-
13
8
Раздел 8
персных систем
Виды дисперсных систем
5.2 ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
В таблице 5 приводится перечень наименований лабораторных занятий с указанием номера раздела, к которому относится данное лабораторное занятие.
Таблица 5
№ № раздела дисциНаименование лабораторных работ
п/п
плины
1
2
3
1
Раздел 1
Техника безопасности и правила работы в химической лаборатории.
Лабораторная работа № 1. Получение, очистка и исследование процесса коагуляции золя
Лабораторная работа № 2. Получение ксерогеля
2
кремниевой кислоты
3
Раздел 2
Лабораторная работа № 3. Измерение поверхностного
натяжения. Исследование взаимосвязи между поверхностным натяжением и адсорбцией
Лабораторная работа № 4. Определение краевого уг4
ла смачивания
Лабораторная работа № 5. Определеиние степени ад5
гезии и когезии в различных системах.
Лабораторная работа № 6. Изучение процесса ад6
сорбции метилоранжа из водных растворов на активированном угле
7
Раздел 1,2
Контрольная работа №1: «Поверхностные явления и
адсорбция. Классификация коллоидных систем, методы их получения»
8
Раздел 3
Лабораторная работа № 7. Определение величины
электрокинетического потенциала методом электрофореза
9
Раздел 4
10
Разделы 5
11
Раздел 7
Лабораторная работа № 8. Получение золя гидроксида железа и определение порога его коагуляции.
Лабораторная работа № 9. Взаимосвязь кинетики
процессов структурообразования и химических реакций
Лабораторная работа № 10. Влияние рН на вязкость
14
12
Раздел 3,4,5,7
растворов высокомолекулярных соединений
Контроль № 2 Устойчивость, коагуляция и электрические свойства дисперсных систем.
Перечень вопросов к текущему контролю № 1
Билет №1
1. Мера дисперсности. Рассчитать Sуд для частиц кубической и шарообразной
формы.
2. Специфические особенности лиофобных коллоидных систем. Доказать!
3. Получение коллоидных систем.
4. Свободная поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Понятия. Термодинамический смысл.
5. Уравнение Гиббса. Анализ. Уравнение Лэнгмюра, анализ.
6. Поверхностная активность. Правило Траубе.
7. Расчет молекулы ПАВ. Вывод.
8. Теплоты адсорбции.
Билет №2
1. Коллоиды. Специфика объектов коллоидной химии.
2. Специфические особенности лиофобных коллоидных систем. Рассмотреть с
точки зрения химической термодинамики.
. ПАО и ПИВ – понятия.3. Факторы, влияющие на величину
4. Смачивание.
5. Построение изотермы адсорбции по изотерме поверхностного натяжения.
6. Изотерма адсорбции Лэнгмюра. Определение констант.
7. Поверхностные пленки нерастворимых веществ. Определение площади и
15
длины молекулы, дающих пленки.
8. Методы определения адсорбции на границе твердая фаза-газ.
Билет №3
1. Специфические особенности лиофобных коллоидных систем. Доказать.
2. Типы классификации коллоидных систем.
3. Понятия: коллоиды, диализ, золь, пептизация.
4. Методы определения поверхностного натяжения.
5. Характеристика ПАВ и ПИВ; поверхностная активность. Правило ДюклоТраубе.
6. Уравнение Шишковского. Вывод. Пояснить константы уравнения.
7. Влияние температуры на физическую адсорбцию и хемосорбцию.
8. Эмпирические уравнения адсорбции Фрейндлиха. Константы, их нахождение. Применение.
Билет №4
1. Химическая теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Вывод уравнения.
2. Виды адсорбции на границе твердое тело-газ. Характеристика хемосорбции.
Зависимости, характеризующие адсорбцию.
3. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Почему значение – Г –
одинаково в данном гомологическом ряду.
4. Свободная поверхностная энергия твердых тел.
5. Очистка коллоидных систем.
6. Понятия: свободная поверхностная энергия, поверхностное натяжение и адсорбция.
16
7. Мера дисперсности. Диаграмма Sуд = S(а) – размер частицы. Расчет Sуд для
частиц кубической формы и шарообразных.
8. Пептизация.
Билет №5
1. Свободная поверхностная энергия. Физический и термодинамический смысл
поверхностного натяжения.
2. Специфические особенности лиофобных коллоидных систем, доказать с точки зрения химической термодинамики.
3. Характеристика поверхностных пленок нерастворимых веществ. Расчет площади и длины молекулы. Преимущество исследования пленок.
4. Уравнение: Гиббса, Лэнгмюра, Фрейндлиха. Объяснить константы этих
уравнений.
5. Получение коллоидных систем.
6. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе.
7. Специфика объектов коллоидной химии.
8. Определение предмета коллоидной химии.
Билет №6
1. Получение коллоидных систем.
2. Мера дисперсности. Диаграмма: Sуд = S(а). Расчет Sуд для золей.
.3. Свободная поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Понятия.
Термодинамический смысл
4. Уравнение адсорбции: Гиббса, Лэнгмюра. Их анализ. Уравнение Фрейндлиха, его применение.
5. Поверхностная активность. Правило Траубе. Семейство изотерм адсорбции и
17
поверхностного натяжения для гомологического ряда.
6. Расчет размеров молекулы ПАВ, вывод формулы для длины и площади, занимаемой молекулой.
7. Теплоты адсорбции.
Перечень вопросов к текущему контролю № 2
Билет №1
1. Электрокинетический потенциал. Понятие. Значение. Сравнить преимущества
и недостатки  - потенциала.
2. Пять типов изотерм адсорбции.
3. Адсорбция электролитов. Суть. Понятия: ПОИ и ПИ. Правило Фаянса-Панетта.
Почему на границе твердая фаза-жидкость всегда возникает ДЭС.
4. Ионнообменные смолы.
5. Строение ДЭС. Общие положения. Теория Гельмгольца, Гуи.
- потенциала по электрофорезу.
6. Электрофорез. Понятие. Определение
7. Написать формулу мицеллы золя SiO2, стабилизированного Н2SiO2. Пояснить
строение. Какого электролита надо прилить больше, чтобы вызвать явную коагуляцию: а) 0,1 N CdCl2 и б) 0,1 N Na2SO4.
Билет №2
1. Физическая теория полимолекулярной адсорбции Поляни. Суть. Значение. Недостатки.
2. Адсорбционная способность ПОИ зависимости от радиуса иона и валентности.
Правило Фаянса-Панетта.
3. Суть ионного обмена. Сравнение ионов внутренней и внешней обкладок. Вторичный и первичный адсорбционный процесс. Особенности обменной адсорбции.
18
4. Строение ДЭС. Теория Штерна.
5. Эффекты, влияющие на подвижность частицы в электрическом поле.
6. Электроосмос.
7. Золь AgJ получен по реакции: AgNO3 AgJ + KNO + KJ 3 при следующих условиях:
м3,
целлы и пояснить строение.
N,
м3,
. Написать формулу ми-
Билет №3
1. Дзета-потенциал и его свойства. Зависимость от концентрации индифферентного электролита. Объяснить.
2. Строение ДЭС. Теория Гельмгольца.
3. Электрокинетические явления. Их причина.
4. Суть ионного обмена. Умягчение воды.
5. Адсорбция из растворов. Классификация. Значение и закономерности молекулярной адсорбции.
6. Теория БЭТ.
7. Золь BaSO4 получен: Ba(NO)3 + H2SO4 = BaSO4 + 2HNO3. Доказать знак заряда
коллоидной частицы и написать формулу мицеллы, если пороги коагуляции разных электролитов равны.
Электролит
Cd(NO3)2
Na2SO4
FeCl3
С,моль-экв/л
4,95
0,1
5,05
Билет №4
1. Физическая теория полимолекулярной адсорбции Поляни. Рассчитать изотерму
адсорбции при любой температуре.
2. Почему на границе твердое тело-жидкость всегда возникает ДЭС. Понятие ПОИ
и ПИ.
19
3. Практическое применение ионного обмена.
4. Теория Штерна. Строение ДЭС.
5. Электроосмос и определение дзета-потенциала.
6. Значение электрокинетических явлений.
7. Написать формулу мицеллы золя Cd(OH)2, если электролит золеобразователь
а) CdCl2; б) NaOH. Объяснить строение мицеллы.
Билет №5
1. Понятия: электрофорез, электроосмос, потенциал течения, потенциал осядания.
Причина явлений.
2. Пять типов изотерм адсорбции.
3. Значение адсорбции из растворов. Хроматография. Закономерности молекулярной адсорбции.
4. Обменная адсорбция, ее особенности. Кислотный и основной адсорбент.
5. Строение ДЭС. Общие положения всех теорий. Их различия. Теория Гельмгольца, Гуи.
6. Релаксационный и электрофоретический эффекты.
7. Написать формулу мицеллы золя Fe(OH)3, стабилизированного FeCl3. Какого
электролита надо прилить меньше, чтобы вызвать явную коагуляцию золя
а) 0,1 N Cd(NO3)2; б) 0,1 N Na2SO4.
1. Экологические последствия, вызванные загрязнением атомной промыш-
ленности.
20
7. Методические рекомендации по организации самостоятельного
изучения дисциплины.
Самостоятельная работа студентов
Лекции аудиторно читаются не в полном объеме дисциплины, поэтому на
самостоятельное изучение студентам выносятся разделы, которые сообщаются
студентам преподавателем и отображаются в рабочем плане.
Организация учебного процесса предполагает достижение основной цели
высшего образования – повышения качества подготовки специалистов. Организация самостоятельной работы студентов является составной частью управления качеством обучения. Роль организации самостоятельной работы возрастает
в виду изменения форм и методов обучения, которые трансформируются и за
счет внедрения информационных технологий.
Итак, самостоятельная работа студентов на современном этапе развития
высшей школы является одной из основных форм обучения студентов.
По дисциплине “Коллоидная химия” имеются следующие виды самостоятельной работы:

составление конспекта по выполняемой лабораторной работе с использованием методических указаний по лабораторному практикуму дисциплины “Коллоидная химия”

освоение теоретического материала по теме лабораторной работы по
конспектам лекций и учебнику;

освоение теоретического материала по темам дисциплины “Физическая
химия”, вынесенным для самостоятельного изучения, с использованием
учебной литературы и конспектов лекций для самостоятельной работы студентов;

отчет по самостоятельной работе – сдача допуска к лабораторным работам;
21

отчет по самостоятельной работе – решение и отчет по задачам и по индивидуальным заданиям по дисциплине “Коллоидная химия”

отчет по самостоятельной работе – текущие контроли по основным разделам курса и отчетов по лабораторным работам, сдача коллоквиума;

освоение теоретического материала для проведения лабораторной работы по УИРС.
Контроль за самостоятельной работой по данной дисциплине осуществля-
ется поэтапно:
1 этап – включение отдельных вопросов, изучаемых студентами самостоятельно, в традиционные контрольные работы;
2 этап – организация письменного итогового контроля по всем разделам, выносимым на самостоятельную работу, проводимую по группам или на
всем потоке.
Оценка по самостоятельной работе суммируется с экзаменационной оценкой и выводится средний балл.
В табл. 7 приведены темы и вопросы, выносимые для самостоятельного
изучения дисциплины «Коллоидная химия».
Таблица 6
№ п/п
1
1
2
3
4
5
6
Тема самостоятельно работы
2
Явление смачивания.
Влияние на смачивание природы жидкости и твердого тела
Понятие о когезии и адгезии
Связь смачивания и растекания с когезией и адгезией
Влияние поверхностно - активных веществ на смачивание
Влияние ПАВ на когезию и адгезию
Номер источника
3
осн. 59-62, доп. 3-5
осн. 62-64, доп. 5-7
осн. 59-60, доп. 7-8
осн. 62-64, доп. 8-9
осн. 64-68, доп. 9-11
осн. 52-57, доп. 11-13
22
7
8
9
Особенности искривлѐнной поверхности осн. 164-166, доп. 13-16
раздела фаз.
осн. 25-29, доп. 13-16
Капиллярное давление.
Практическое значение поверхностных осн. 91-93, доп. 16-19
явлений
23
24
8. Перечень вопросов для итогового контроля - экзамена
1. Рост удельной поверхности с уменьшением размеров частиц дисперсной
фазы. Свободная поверхностная энергия. Классификация поверхностных явлений.
2. Понятия адсорбции, адсорбент, адсорбат, десорбция. Адсорбция на
гладких поверхностях и пористых адсорбентах.
3. Адсорбция на твердых адсорбентах. Физическая и химическая адсорбция. Адсорбция на границе “твердое тело – газ”. Уравнение Фрейндлиха.
4. Адсорбция на границе “твердое тело - раствор”. Механизм, особенности,
примеры. Виды изотерм.
5. Факторы, влияющие на адсорбцию из растворов.
6. Адсорбция электролитов. Катиониты, аниониты. Механизм адсорбции
электролитов.
7. Обменная адсорбция электролитов. Примеры, применение.
8. Капиллярная адсорбция.
9. Понятие поверхностного натяжения. Факторы, влияющие на поверхностное натяжение.
10. Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Механизм их действия.
11. Межфазное поверхностное натяжение. Когезия и адгезия.
12. Условия растекания жидкости по поверхности. Краевой угол смачивания. Гидрофобные и гидрофильные поверхности.
13. Что называется дисперсной системой, фазой, средой? Примеры.
14. Способы получения дисперсных систем.
15. Способы очистки дисперсных систем. Диализ, электродиализ, ультрафильтрация.
16. Условия образования коллоидных систем. Особенности коллоидного
состояния. Строение коллоидной частицы. Заряд гранулы и мицеллы.
17. Современные представления о двойном электрическом слое (ДЭС).
18. Электрические свойства коллоидов: электрофорез, электроосмос, потенциал протекания и оседания.
19. Экспериментальное определение знака заряда коллоидных частиц.
25
20. Оптические свойства коллоидных растворов. Рассеивание света коллоидами, опалесценция. Закон Релея. Эффект Тиндаля.
21. Поглощение света коллоидами, закон Бугера-Ламберта-Бера. Чем определяется окраска коллоидов? Полихромия.
22. Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных растворов.
23. Основные положения теории Дерягина. Что такое расклинивающее
давление, его составляющие?
24. Понятие коагуляции. Электролитная коагуляция. Правило ШульцеГарди. Порог коагуляции.
25. Механизм электролитной коагуляции золей (нейтрализационный и
концентрационный). Примеры.
26. Защита коллоидов от коагуляции. Количественная оценка защитных
свойств различных веществ.
27. Суспензии. Примеры, классификация способы получения.
28. Способы получения устойчивых суспензий. Примеры стабилизаторов.
29. Эмульсии: определение, классификация, примеры.
30. Типы эмульсий. Как определить тип эмульсии экспериментально?
31. Типы эмульгаторов, механизм стабилизации эмульсий. Свойства различных эмульгаторов, коэффициент ГЛБ.
32. Инверсия эмульсий.
33. Характеристика пены: получение, строение, примеры. Применение пены.
34. Стабилизаторы (пенообразователи) различных пен. Количественные
характеристики пены (кратность, устойчивость, вязкость).
35. Пеногасители: определение, механизм действия, классификация, примеры.
36. Аэрозоли: определение, получение, примеры.
37. Свойства аэрозолей: светорассеяние, термофорез, фотофорез, электрические свойства.
38. Определение, примеры, классификация ВМС (высокомолекулярных
соединений).
39. Сходство и различие растворов ВМС с гидрофобными коллоидами.
26
40. Электрические свойства растворов ВМС. Изоэлектрическая точка.
41. Растворимость и набухание ВМС. Стадии набухания. Теплота и давление набухания.
42. Аномальная вязкость растворов ВМС. Закон Ньютона.
43. Зависимость вязкости от температуры, давления, концентрации, рН
среды.
44. Гели и студни. Факторы геле- и студнеобразования. Механизм геле- и
студнеобразования.
45. Свойства гелей и студней. Старение коллоидных систем. Явления синерезиса
и тиксотропии. Использование гелей и студней
27
9. Перечень примерных тем рефератов
Диффузия в растворах электролитов.
Числа переноса и методы их определения.
Межфазный катализ.
Изотопные эффекты в скоростях реакций. Применение изотопов в химии
и биологии.
5. Кинетика топохимических реакций.
6. Принципы и применение гомогенного катализа.
7. Изменение энергии Гиббса в живых системах.
8. Роль электролитов в жизнедеятельности организмов.
9. Топливные электролиты.
10.Биологическая коррозия металлов.
11.Аккумуляторы.
12.Гальванопластика и гальваностегия.
13.Методы изучения кинетики электрохимических реакций.
14.Методы измерения электрической проводимости.
15.Поверхностно-активные вещества.
16.Пены. Способы разрушения пен.
17.Аэрозоли
1.
2.
3.
4.
28
Библиографический список
Основная литература
1. Основы коллоидной химии: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений/ Б.Д. Сумм. – 2- изд.,стер. – М.: издательский центр «Академия»,
2007. – 240 с.
2. Беляев, А. П. Физическая и коллоидная химия [Текст] : учеб. для студ. вузов / А. П. Беляев, В. И. Кучук ; под ред. А. П. Беляева. - 2-е изд., перераб.
и доп. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 752 с
Дополнительная литература
1. Избранные главы коллоидной химии: Учебное пособие. Вережников В.Н.
Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011г. 187 с.
2. Коллоидная химия: краткий курс лекций для студентов направления подготовки 19.03.01 «Биотехнология» / Сост.: Л.А. Исайчева // ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ. – Саратов, 2016. 47 с.
3. Саркисов, Ю.С. Лабораторный практикум по коллоидной химии [Текст] :
учебное пособие / Ю.С. Саркисов, А.Н. Павлова. ‒ Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2013. ‒ 100 с.
4. Цивилев, Р.П. Поверхностные явления [Текст]: метод. указания к самостоятельной работе студентов по коллоидной химии /Р.П. Цивилев.– Ухта: УГТУ,
2007. – 29 с.
29
Приложение 1.
(Пример оформления титульного листа реферата)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет
им. Г.Ф. Морозова»
Кафедра химии
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Коллоидная химия»
ТЕМА: «ХИМИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА РАСТЕНИЙ»
Выполнил: студент группы
Фамилия И.О.
Руководитель: должность
Фамилия И.О
Воронеж 20__
30
Бельчинская Лариса Ивановна.
Новикова Людмила Анатольевна.
Дмитренков Александр Иванович.
КОЛЛОИДНАЯ ХИИМЯ
Методические указания для самостоятельной работы студентов
по направлению подготовки 19.03.01 - «Биотехнология»
профиль – Промышленная экология
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
476 Кб
Теги
коллоидная, химия
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа