Продовження змісту

1

2

3

4

5

6

Домашнє завдання 1. Розрахунок виходу продукту реакції при заданих пара-метрах процесу за ідеальних умов

2

3

5

Захист розрахунково-го завдання, виконаного самостійно

4

7

Індивідуальне розрахунково-графічне завдання

6

9

16

Захист індивідуально-го розрахунко-во-графічного завдання, виконаного самостійно

6

7

Самостійне опрацювання тем, які не викладаються на лекціях

2

3

4

Тестування за окремими питаннями

2

7

Самостійне опрацювання тем, які не викладаються на лекціях

2

3

4

Тестування за окремими питаннями

4

7

Всього:

56

Модуль 2. Хімічна кінетика

Семестр 4, тетраместр 7

Практичне заняття 4.

Закон діючих мас. Необоротні реакції 0, 1, 2 і n-го порядку. Складні хімічні реакції: оборотні, паралельні, послі-довні. Залежність швидкості хімічної реакції від температури. Рівняння Вант-Гоффа та Ареніуса

2

3

4

Виконання і захист практичних завдань

7

7

Лабораторна робота 4. Дослідження кінетики реакції гідролізу ефіра в присутності каталізатора

2

3

5

Виконання і захист лабораторної роботи

8

7

Домашнє завдання 2. Залежність швидкості хімічної реакції від температури

2

3

5

Захист розрахунково-го завдання, виконаного самостійно

8

7

1

2

3

4

5

6

Розділи І-ІV лекційного курсу.

Теми 1-12

11

16

30

Модульна контрольна робота за лекційним курсом

9

7

Всього:

44

Модуль 3. Поверхневі явища

Семестр 4, тетраместр 8

Практичне заняття 5. Поверхневі явища і поверхневий натяг. Вплив температури, тиску і кривизни поверхні на поверхневий натяг. Адгезія і когезія. Змочування і розтікання. Рівняння Юнга. Капілярні явища

Виконання практичного завдання

1

8

Практичне заняття 6. Адсорбція на межі поділу рідина – газ (пара). Адсорбційні рівняння Гібса, Ленгмюра, Шишковського, Фрейндліха

Виконання практичного завдання

3

8

Лабораторна робота 5. Дослідження адсорбції поверхнево-активних речовин (ПАР) на межі поділу розчин-повітря

2

3

5

Виконання і захист лабораторної роботи

2

8

Лабораторна робота 6. Дослідження адсорбції ПАР і органічних барвників на межі адсорбент – розчин

2

3

5

Виконання і захист лабораторної роботи

4

8

Домашнє завдання 3. Іонообмінна адсорбція

2

3

5

Захист розрахунково-го завдання, виконаного самостійно

4

8

Розділ У лекційного курсу.

Теми 13-18

11

16

30

Модульна контрольна робота за лекційним курсом

4

8

Всього:

45

1

2

3

4

5

6

Модуль 4. Властивості дисперсних систем

Семестр 4, тетраместр 8

Практичне заняття 7. Утворення, стабілізація та руй-нування дисперсних систем. Фактори агрегативної стій-кості дисперсних систем. Кіне-тика коагуляції, теорія Смолу-ховського. Поріг коагуляції, правило Шульце – Гарді

Виконання практичного завдання

5

8

Практичне заняття 8. Електричні, оптичні та моле-кулярно-кінетичні властивості дисперсних систем. Основи седиментаційного аналізу

Виконання практичного завдання

7

8

Лабораторна робота 7. Отримання, стабілізація і руй-нування колоїдних розчинів. Вивчення коагуляції золів електролітами

2

3

5

Виконання і захист лабораторної роботи

6

8

Лабораторна робота 8. Седиментаційний аналіз сус-пензій. Визначення електро-кінетичного потенціалу. Виз-начення обмінної ємності іонообмінних адсорбентів

2

3

5

Виконання і захист лабораторної роботи

8

8

Домашнє завдання 4. Отримання ліофобного золю. Вибір найбільш економічного коагулянта для нього

2

3

5

Захист розрахунково-го завдання, виконаного самостійно

6

8

Домашнє завдання 5. Кінетика коагуляції дисперсної системи

2

3

5

Захист розрахунково-го завдання

7

8

Самостійне опрацювання тем, які не викладаються на лекціях

2

3

5

Тестування за окремими питаннями

7

8

Розділ VI-VIІ лекційного курсу.

Теми 19-24

11

16

30

Модульна контрольна робота за лекційним курсом

9

8

Всього:

55

1.3. Тематичний план та зміст лекційного курсу

Назва розділів, теми лекцій та їх зміст

Кількість годин

семестр 4

Тетра-

местр 7

І. Хімічна термодинаміка

2

СР

(2 год)

1. Вступ. Основні поняття хімічної термодинаміки . Перший закон термодинаміки

Предмет і зміст курсу фізичної і колоїдної хімії. Її значення для фахової підготовки хіміків-біотехнологів. Термодинамічні системи і термодинамічні параметри. Внутрішня енергія, ентальпія, теплота і робота. Функціі стану і процесу. Рівняння для обчислення роботи, зміни ентальпіі і внутрішньої енергіі у різних процесах. Перший закон термодинаміки – формулювання, математичний вираз.

Тепловий ефект. Закон Гесса. Стандартний стан речовини. Стандартні ентальпії утворення і згоряння сполук. Теплоємність. Залежність теплового ефекту процесу від температури. Рівняння Кірхгофа. Використання законів термохімії при складанні теплового балансу у хімічних та біотехнологічних виробництвах

2. Друге начало термодинаміки

Термодинамічні процеси (рівноважні і нерівноважні, довільні та недовільні). Другий закон термодинаміки. Ентропія. Рівняння Клаузіуса. Ентропія як критерій спрямованості довільних процесів в ізольованих системах. Обчислення зміни ентропії в різних процесах.

Постулат Планка. Обчислення абсолютної ентропії речовини та зміни ентропії у ході хімічної реакції.

Статистичний характер ІІ закону термодинаміки

2

СР

(0,5 год)

3. Критерії спрямованості процесів і умови рівноваги у закритих і відкритих системах

Об`єднаний вираз першого і другого законів термодинаміки. Енергія Гіббса та енергія Гельмгольца як критерій спрямованості і границі перебігання процесів у закритих системах. Характеристичні функції. Рівняння Гіббса-Гельмгольца. Хімічний потенціал. Залежність хімічного потенціалу від параметрів стану. Критерій спрямованості процесів і умови рівноваги у відкритих системах

2

4. Хімічна рівновага

Хімічна рівновага. Закон діючих мас. Стандартна та емпіричні константи рівноваги. Рівняння ізотерми хімічної реакції Вант-Гоффа. Обчислення складу рівноважної суміші, виходу продукту, ступеня перетворення, ступеня дисоціації. Вплив температури на хімічну рівновагу. Рівняння ізобари та ізохори хімічної реакції. Вплив температури, тиску і домішки інертних газів на зсув рівноваги.

Обчислення констант рівноваги із стандартних величин термодинамічних функцій. Розрахунки коефіцієнтів рівняння Тьомкіна–Шварцмана

2

СР

(1 год)

ІІ. Фазова рівновага, розчини неелектролітів

5. Фазові переходи

Фазова рівновага. Умови термодинамічної рівноваги у багатофазних багатокомпонентних системах. Правило фаз Гіббса. Фазова рівновага в однокомпонентних системах. Діаграми стану. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса.

Фазові діаграми двокомпонентних систем. Поняття про фізико-хімічний аналіз

2

СР

(1 год)

6. Розчини неелектролітів. Ідеальні розчини

Способи вираження складу розчинів. Термодинамічна класифікація розчинів (ідеальні, гранично розведені, реальні). Хімічні потенціали компонентів ідеальних розчинів. Тиск пари над ідеальним розчином. Закон Рауля, наслідки. Відхилення від закону Рауля, як результат міжмолекулярної взаємодії в розчинах. Осмос і осмотичний тиск розчинів.

Парціальні мольні величини і методи їх визначення

2

СР

(0,5 год)

7. Бінарні рідкі системи

Діаграми тиск-склад і температура-склад летких рідин. Закони Коновалова та їх термодинамічне обґрунтування. Азеотропні суміші. Перегонка. Ректифікація. Перегонка з водяною парою. Рівновага рідина-рідина. Взаємна розчинність рідин.

Розподіл речовини між рідинами, які не змішуються. Закон розподілу Шилова-Нернста. Екстракція, її значення в технології виробництва біотехнологічної продукції

2

СР

(2 год)

ІІІ Електрохімія.

8. Властивості слабких та сильних електролітів. Рівноважні електродні процеси

Слабкі та сильні електроліти. Теорія електролітичної дисоціації. Теорія сильних електролітів Дебая – Гюкеля.

Механізм виникнення електродного потенціалу. Рівняння Нернста. Класифікація електродів. Електрорушійні сили та електродні потенціали. Електродний потенціал. Гальвані-потенціал, вольта-потенціал.

Електроди 1-го, 2-го, окисно-відновні, мембранні та іон-селективні. Електроди для вимірювання рН розчинів. Електроди порівняння

2

СР

(0,5 год)

СР

(1 год)

ІV. Хімічна кінетика

9. Формальна кінетика

Основні поняття хімічної кінетики. Термодинамічні та кінетичні критерії перебігання хімічних реакцій. Швидкість хімічної реакції: середня та істинна швидкість, швидкість за речовиною. Експериментальні методи визначення швидкості хімічних реакцій. Кінетичні криві. Закон діючих мас – основний постулат хімічної кінетики. Константа швидкості. Фактори, що впливають на

2

швидкість реакцій. Молекулярність, порядок реакції. Елементарний акт. Кінетична класифікація хімічних реакцій.

Необоротні гомогенні хімічні реакції першого, другого та n-го порядків. Вивід та аналіз кінетичних рівнянь. Час напівперетворення.

Методи визначення порядку реакцій: інтегральні та диференціальні

СР

(1 год)

10. Складні хімічні реакції. Вплив температури

на швидкість хімічних реакцій

Постулати, що використовують при виводі кінетичних рівнянь складних хімічних реакцій. Двосторонні, паралельні та послідовні реакції першого порядку, кінетичні рівняння. Кінетичні криві.

Температурний коефіцієнт швидкості хімічних реакцій. Правило Вант-Гоффа. Рівняння Ареніуса. Енергія активації. Дослідне визначення енергії активації.

Енергетичні діаграми перебігу реакцій. Фотохімічні і ланцюгові реакції

2

СР

(1 год)

11. Кінетика гетерогенних процесів

Стадійність реакцій. Вплив поверхні розділу фаз та швидкості перемішування на швидкість реакцій. Роль дифузії. Основні закономірності дифузії, закони Фіка. Дифузійний і кінетичний контроль. Рівняння для швидкості реакції, що лімітується дифузійною стадією. Кінетика розчинення твердої фази у рідині. Залежність швидкості гетерогенних хімічних реакцій від температури. Топохімічні реакції. Деякі кінетичні моделі топохімічних реакцій

2

12. Каталіз. Загальні поняття каталізу

Особливості кінетики каталітичних реакцій. Каталітична активність та селективність. Ступінь компенсації. Класифікація каталітичних процесів. Поширеність та практичне значення каталітичних реакцій.

Гомогенний каталіз. Сутність каталітичної дії. Злитий та роздільний механізми каталізу. Кінетичні рівняння гомогенних каталітичних реакцій. Енергетичні діаграми ходу реакцій.

Кислотно-основний каталіз: специфічний і загальний. Окисно-відновний та металокомплексний каталіз. Ферментативний каталіз.

Автокаталіз. Аналіз кінетичного рівняня. Кінетичні криві.

Стадії та особливості гетерогенно-каталітичних реакцій. Фактори, що впливають на каталітичну активність. Промотори, інгибітори, каталітична отрута.

Роль адсорбції у гетерогенному каталізі. Енергетична діаграма гетерогенно-каталітичних реакцій

2

СР

(2 год)

тетраместр 8

V. Поверхневі явища

13. Колоїдна хімія як наука про поверхневі явища і фізико-хімічні властивості дисперсних систем. Термодинаміка поверхневого шару

Дві ознаки об’єктів колоїдної хімії – гетерогенність і дисперсність, їх єдність. Класифікація дисперсних систем. Загальна характеристика поверхневого шару та його енергія. Поверхневий натяг як мірило вільної енергії міжфазної поверхні. Рівняння Гіббса-Гельмгольца для повної поверхневої енергії.

Значення колоїдної хімії для хімічної технології та охорони навколишнього середовища

2

СР

(0,5 год)

14. Поверхневі явища у конденсованих системах

Вплив природи речовини, температури, кривизни поверхні на поверхневий натяг. Рівняння Лапласа, Кельвіна-Томсона. Адгезія, когезія. Змочування і розтікання. Капілярні явища. Флотація.

Методи вимірювання поверхневого натягу

2

СР

(1 год)

15. Поверхнева енергія і адсорбція

Види адсорбції, її кількісні характеристики. Залежність величини адсорбції від параметрів системи: ізотерма, ізобара, ізотера адсорбції. Вплив адсорбції на поверхневу енергію. Фундаментальне адсорбційне рівняння Гіббса. Поверхнево-активні та інактивні речовини. Поверхнева активність.

Правило Дюкло–Траубе

2

16. Адсорбція на межі поділу розчин – газ (пара)

Залежність поверхневого натягу від концентрації ПАР, визначення адсорбції поверхнево-активних речовин за експериментальними даними. Адсорбційні рівняння Ленгмюра, Генрі, Френдліха, визначення адсорбційних констант ПАР.

Рівняння Шишковського, його зв^,язок з рівняннями Гібса і Ленгмюра

2

СР

(1 год)

17. Молекулярна адсорбція з розчинів на твердій поверхні

Гібсівська адсорбція з бінарних розчинів. Види ізотерм адсорбції. Правило вирівнювання полярностей Ребіндера. Застосування рівнянь Ленгмюра і Генрі для визначення адсорбції поверхнево-активних речовин.

Вплив природи адсорбента, розмірів пор і властивостей компонентів розчину на молекулярну адсорбцію

2

СР

(1 год)

18. Іонна адсорбція та виникнення подвійного електричного шару

Вплив природи адсорбента, іонів і середовища на адсорбцію іонів. Утворення подвійного електричного шару. Сучасні уявлення про будову ПЕШ. Іонообмінна адсорбція. Константа іонного обміну, рівняння Нікольського. Іоніти, іонообмінна хроматографія.

Очищення питної води та стічних вод

2

СР

(1 год)

VI. Отримання, стабілізація і руйнування дисперсних систем

19. Методи отримання ліофобних дисперсних систем

Диспергування і конденсація – два шляхи отримання ДС. Адсорбційне зниження міцності тіл при диспергуванні, ефект Ребіндера. Закономірності конденсаційного утворення ДС. Фізична і хімічна конденсація. Будова міцел ліофобних золів

2

20. Стійкість і руйнування ліофобних золів

Умови термодинамічної стійкості дисперсних систем. Агрегативна і седиментаційна стійкість. Фактори агрегативної стійкості ДС. Коагуляція, фактори, що її викликають, механізм. Вплив електролітів на стійкість золів, поріг коагуляції, правило Шульце-Гарді. Кінетика коагуляції за Смолуховським.

Основні положення теорії ДЛФО

2

СР

(1 год)

VIІ. Властивості окремих видів колоїдних систем

21. Оптичні властивості і методи дослідження дисперсних систем

Особливості оптичних властивостей д/с. Розсіювання світа. Рівняння Релея. Визначення розмірів і концентрації частинок д/ф за допомогою ультрамікроскопії, нефелометрії, тубідиметрії. Погли-нання світла і забарвлення золів. Рівняння Ламберта – Бера. Світлова та електронна мікроскопія. Роздільна здатність і корисне збільшення мікроскопів.

Аномалія оптичних властивостей металічних золів

2

СР

(1 год)

22. Молекулярно-кінетичні та електричні властивості ДС

Вільнодисперсні системи. Закономірності седиментації у гравітаційному і відцентровому полях. Основи седиментаційного аналізу. Седиментаційно-дифузійна рівновага. Електрокінетичні явища в дисперсних системах (електрофорез, електроосмос, потенціали течії та седиментації), їх практичне застосування.

Броунівський рух. Рівняння Ейнштейна–Смолуховського для середнього зсуву частинок. Дифузія. Визначення розмірів частинок дисперсної фази. Особливості осмотичного тиску колоїдних систем

2

СР

(1 год)

23. Ліофільні дисперсні системи

Умови довільного диспергування. Властивості розчинів колоїдних поверхнево-активних речовин. Міцелоутворення. Вплив різних чинників на критичну концентрацію міцелоутворення, методи визначення ККМ. Розчини ВМС як колоїдні системи. Процес набрякання і розчинення ВМС. Ізоелектричний стан.

Класифікація колоїдних ПАР. Застосування ПАР (емульгатори, детергенти, змочувачі, диспергатори). Гідрофільно-ліпофільний баланс

2

СР

(1 год)

24. Отримання і властивості окремих видів колоїдних систем.

Емульсії, піни, аерозолі. Класифікація за дисперсністю та концентрацією. Методи отримання і стабілізації цих систем. Особливості руйнування емульсій, пін і аерозолів.

Запобігання забрудненню навколишнього середовища

2

СР

(0,5 год)