- •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: Микрогетерогенные системы.
Суспензии – это микрогетерогенные системы, в которых твердые частицы подвешены в жидкой дисперсионной среде.
К суспензиям относятся соусы, приготовленные с мукой, паштет из печени, мясной бульон и т. д.
Эмульсией называется дисперсная система, состоящая из двух взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых распределена в другой в виде мельчайших капелек.
Название эмульсии дают таким образом, что сначала указывают дисперсную фазу, а затем дисперсионную среду. Например, если говорят: эмульсия бензола в воде, то это означает, что бензол в виде капелек распределен в воде.
Обе жидкие фазы эмульсии сильно отличаются друг от друга по характеру образующих их молекул. Если одна из фаз образована полярной жидкостью, например, водой, то другая жидкость неполярная.
Менее полярную фазу, входящую в состав эмульсии, принято называть маслом. Так, например, эмульсии керосина, бензола и четыреххлористого углерода в воде называют эмульсиями типа «масло в воде» (м/в). Эмульсия воды в бензоле принадлежит к типу «вода в масле» (в/м).
Принято разделять эмульсии на концентрированные и разбавленные. Разбавленные эмульсии содержат менее 2% (по объему) дисперсной фазы. Такое разделение объясняется тем, что условия для образования и устойчивости разбавленных и концентрированных эмульсий резко различаются между собой.
Как правило, эмульсии получают путем диспергирования, т.е. дробления одной жидкости в другой. Образование устойчивых эмульсий возможно только в присутствии веществ, которые, адсорбируясь на поверхности капелек, препятствуют их слиянию. Стабилизатор, т. е. вещество, которое обусловливает устойчивость эмульсии, называется эмульгатор. В качестве эмульгаторов в пищевой промышленности используют желатин, яичный желток, сапонин, агар-агар, альбумин, декстрин и др.
Многие эмульгаторы являются поверхностно – активными веществами, т. е. понижают поверхностное натяжение на границе обеих жидкостей. Чем разбавление эмульсия, тем реже сталкиваются отдельные капельки и тем меньше нужно эмульгатора для придания им устойчивости. Разбавленные эмульсии типа «масло в воде» во многих отношениях напоминают гидрофобные коллоиды и содержание в них эмульгатора ничтожно.
В эмульсиях высокой концентрации капли не имеют шарообразной формы. Изучение структуры высококонцентрированных эмульсий показало, что они имеют ячеистую структуру, которая в известной степени аналогична пчелиным сотам. Подобные эмульсии обладают очень высокими структурно - механическими свойствами, приближающими их к гелям.
Природными эмульсиями являются молоко и сливки. В пищевой промышленности широко используют продукты, которые являются эмульсиями: майонез, маргарин, масло.
К таким концентрированным эмульсиям очень близки пены, которые отличаются от них только тем, что ячейки в них заполнены воздухом.
Эмульсии, как правило, неустойчивы и разрушаются при хранении. Разрушение эмульсий может происходить путем соединения капелек в хлопья (коагуляция), однако этот тип разрушения встречается редко. Обычно эмульсии разрушаются вследствие коалесценции, т. е. слияния капелек друг с другом.
Пеной называется дисперсная система, состоящая из ячеек, заполненных воздухом или каким-нибудь другим газом и отделенных друг от друга пленками жидкости.
Механизм получения пен в основном одинаков и не зависит от способа их получения. Пузырьки воздуха в жидкости сначала образуют эмульсию газ-жидкость, затем они поднимаются вверх, образуют на своей поверхности пленку и наслаиваются друг на друга, в результате образуется пена.
Основными характеристиками пены являются «время жизни», устойчивость и кратность. Обычно пены образуются из растворов поверхностно - активных веществ. Для таких растворов понижение поверхностного натяжения является фактором, не только облегчающим образование пены, но и препятствующим ее разрушению. Изменение пены с течением времени происходит вследствие вытекания жидкости из пены и разрыва пленок пены.
В пищевой промышленности пенообразование применяется в технологических целях, например при приготовлении газонаполненных коктейлей, так же при производстве кремов, муссов, суфле, сливок и т. д.
