- •Учебно-методический комплекс
- •240700 Биотехнология
- •Содержание
- •1. Рабочая программа
- •240700 Биотехнология
- •2. Место дисциплины в структуре ооп впо
- •3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- •4. Структкра и содержание дисциплины
- •Оценочные средства.
- •Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
- •Образовательные технологии.
- •8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
- •Тематический план лекций, лабораторных занятий и самостоятельной работы
- •Физическая химия
- •240700 Биотехнология
- •Форма контроля: опрос, задачи, тестирование, экзамен
- •3. Курс лекций
- •Ф изическая химия
- •Процесс самопроизвольного перехода (диффузии) растворителя через проницаемую перегородку из той части системы, где концентрация растворенного вещества ниже, в другую, где она выше, называется осмосом.
- •Законы Рауля и следствия из них
- •Повышение температуры кипения и понижение температуры кристаллизации раствора. Эбуллиоскопия и криоскопия.
- •Электролиз
- •Примеры написания уравнений реакций электролиза.
- •Энергия изолированной системы постоянна.
- •Вечный двигатель первого рода невозможен.
- •Энергия не исчезает бесследно и не возникает из ничего, а лишь эквивалентно переходит из одного вида в другой.
- •Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции.
- •Влияние температуры на скорость реакции.
- •Кинетическая классификация химических процессов.
- •Катализ. Ферментативный катализ.
- •Смещение химического равновесия.
- •4. Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Методическое руководство к лабораторным занятиям по физической и коллоидной химии
- •Введение
- •1. Рекомендации по выполнению и оформлению лабораторных работ
- •2. Правила построения графиков
- •Лабораторный практикум Контрольные вопросы по теме: «Термодинамика».
- •Лабораторная работа № 1 Тема: «Определение тепловых эффектов химических процессов»
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 2 Тема: «Определение теплоты нейтрализации»
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Коллигативные свойства растворов».
- •Лабораторная работа № 3 Тема: Определение молекулярной массы неэлектролита криоскопическим методом.
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Приготовление раствора неэлектролита (один на группу).
- •2. Определение температуры замерзания растворителя
- •3. Определение температуры замерзания раствора
- •4. Определение относительной ошибки измерения.
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа № 4 Тема: «Определение степени диссоциации растворенного вещества и осмотического давления раствора криоскопическим методом»
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Экспериментальная часть Опыт 1. Приготовление буферных растворов
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •1. Приближенное определение рН с помощью универсального индикатора.
- •2. Точное определение рН
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Электрохимические процессы».
- •Лабораторная работа № 7
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •3. Работа с универсальным иономером эв – 74
- •Примеры решения задач
- •0,01 Моль 0,1 моль
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Кинетика».
- •Лабораторная работа № 8 Тема: Кинетика каталитического разложения пероксида водорода (гетерогенный катализ).
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Экспериментальная часть.
- •Примеры решения задач.
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Скорость химических реакций».
- •Экспериментальная часть
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Экспериментальная часть.
- •Контрольные вопросы по теме: «Адсорбция»
- •Лабораторная работа № 12 Тема: Адсорбция уксусной кислоты почвой
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Экспериментальная часть.
- •Теоретическая часть
- •Способы получения коллоидных растворов.
- •Контрольные вопросы по теме: «Коллоидные растворы».
- •Лабораторная работа № 14 Тема: Получение коллоидных растворов
- •Структура коллоидных систем.
- •I слой iIслой
- •Экспериментальная часть Разновидности конденсационного метода получения золей.
- •1. Смена растворителя. Получение гидрозоля серы или канифоли
- •2. Реакция гидролиза. Получение золя гидроксида железа (III).
- •3. Реакция двойного обмена. Получение золя иодида серебра.
- •4. Получение золя мыла
- •5. Взаимодействие положительно и отрицательно заряженных золей
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольные вопросы по теме: «Свойства дисперсных систем».
- •Лабораторная работа №15 Тема: Коагуляция золей. Свойства растворов высокомолекулярных соединений
- •Теоретическая часть.
- •Свойства коллоидных систем
- •Экспериментальная часть
- •2. Определение защитного числа желатины
- •3. Определение изоэлектрической точки желатина
- •4. Пептизация осадков белков
- •5. Определение знака заряда коллоидных частиц методом капиллярного анализа.
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольные вопросы по теме: «Свойства растворов вмс».
- •Лабораторная работа № 16 Тема: Экспериментальное изучение коллоидных свойств высокомолекулярных соединений
- •Теоретическая часть.
- •Экспериментальная часть
- •1. Определение изоэлектрической точки белка
- •2. Изучение кинетики набухания зерна
- •Условный объем набухающего зерна
- •3. Влияние электролитов на набухание желатина
- •4. Влияние электролитов на желатинирование.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольные вопросы по теме: «Получение микрогетерогенных систем».
- •Лабораторная работа № 17 Тема: Грубодисперсные (микрогетерогенные) системы. Получение эмульсии, суспензий и пен.
- •Теоретическая часть.
- •Литература
- •Список терминов.
- •Приложения
- •Правила пользования таблицами десятичных логарифмов.
- •Вопросы для подготовки
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Коллигативные свойства растворов. Теоретическая часть
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Буферные растворы. Теоретическая часть
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Электрохимия. Электропроводимость растворов электролитов. Теоретическая часть
- •Водородный электрод
- •Каломельный электрод
- •Хингидронный электрод
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •0,01 Моль 0,1 моль
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Химическая кинетика. Скорость химической реакции. Теоретическая часть
- •Вопросы и задачи для самостоятельной подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Адсорбция на поверхности растворов. Уравнение Фрейндлиха и Ленгмюра. Адсорбционные явления в почвах, растениях и организмах. Теоретическая часть
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тема: Коллоидные растворы.
- •Способы получения коллоидных растворов.
- •Структура коллоидных систем.
- •I слой iIслой
- •Свойства коллоидных систем
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тема: Растворы высокомолекулярных соединений. Теоретическая часть.
- •Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля знаний
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тема: Микрогетерогенные системы.
- •Вопросы и задачи для самостоятельной подготовки и контроля знаний
- •Список терминов.
- •6. Методические указания по выполнению контрольных работ студентами заочной формы обучения Варианты заданий для контрольных работ
- •Тестовые задания для итогового контроля знаний.
Тема: Коллоидные растворы.
В природе и технике широко распространены дисперсные системы, в которых одно мелко раздробленное вещество – дисперсная фаза, более или менее равномерно распределено в каком-нибудь другом однородном веществе -дисперсионной среде. В зависимости от размера частиц дисперсной фазы различают грубодисперсные системы (размеры частиц 10-7м), коллоидные системы (размеры частиц 10-7– 10-9) и истинные растворы (размеры частиц 10–7м).
Роль коллоидных систем (золей) в окружающем нас мире исключительно велика. Большинство животных и растительных тканей содержат вещества (фосфаты, жиры, белки, гликоген, крахмал, целлюлозу и т.д.) в форме коллоидов. Коллоидно-химические процессы лежат в основе всех физиологических процессов у животных и растительных организмов, а также различных атмосферных явлениях (выпадение осадков, образование туманов, облаков). От состава и строения почвенных коллоидов зависят поглотительная способность почвы, ее структура и кислотность. Наибольший эффект от обработки с.х. растений наблюдается в результате применения пестицидов в виде различных коллоидных систем (минерально-масляных эмульсий, аэрозолей). С коллоидными системами связаны многие отрасли промышленности: пищевая, текстильная, резиновая, кожевенная, лакокрасочная, фармацевтическая и др..
Способы получения коллоидных растворов.
Поскольку коллоидные системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами, их можно получить двумя способами:
диспергированием (дроблением) грубодисперсных частиц;
конденсацией (укрупнением) молекул или ионов истинных растворов или однокомпонентных гомогенных систем.
Растворение высокомолекулярных веществ с размерами молекул от 10-7 м (белок куриного яйца) до 10-9 м может дать молекулярные растворы с рядом свойств , присущих коллоидам.
Формами дисперсного метода являются: механическое измельчение, электрическое распыление, пептизация. В последнем случае гель (студень) или рыхлый осадок, переходит в состояние золя (коллоидного раствора) под действием раствора электролита – пептизатора. Обычно пептизация связана с повышением электрического заряда на поверхности частиц в результате адсорбции ионов пептизатора. Взаимное отталкивание образующихся заряженных частиц и приводит к распределению осадка по всему объему раствора.
Формами конденсационного метода является: а) соединение молекул вещества, находящегося в парообразном состоянии в капли указанных размеров; б) укрупнение частиц при смене растворителя; в) соединение молекул и ионов, образующихся в реакциях гидролиза, обмена, окисления – восстановления и др.
Все возможные виды коллоидных систем, получаемых дисперсионным и конденсационным методами, сведены в таблицу 18.
Таблица 18.
Классификация коллоидных систем по признаку «фаза – среда»
Дисперсная фаза |
Дисперсионная среда |
Тип |
Пример |
Жидкость |
Газ |
Аэрозоль |
Туман, облака, брызги из пульвизатора |
Твердое тело |
Газ |
Аэрозоль |
Дым, копоть, запыленный воздух, смог |
Газ |
Жидкость |
Пена |
Мыльная пена, взбитый крем |
Жидкость |
Жидкость |
Эмульсия |
Масло в воде, молоко, майонез |
Твердое тело |
Жидкость |
Золь |
Глина, коллоидное золото |
Газ |
Твердое тело |
Твердая пена |
Пенопласт, лава, пемза, пенобетон |
Жидкость |
Твердое тело |
Твердая эмульсия (гель) |
Жемчуг, опал, желе |
Твердое тело |
Твердое тело |
Твердый золь |
Ряд драгоценных камней (окрашенный бриллиант, рубин) |
