Общеобразовательный стандарт по направлению 550800 Химическая технология и биотехнология (код оксо 240100)
| Вид материала | Образовательный стандарт |
- Образовательный стандарт по направлению: 550800 "Химическая технология и биотехнология", 320.51kb.
- Образовательный стандарт по направлению: 550800 «Химическая технология и биотехнология», 178.86kb.
- Образовательный стандарт по направлению бакалавриата: 550800 «Химическая технология, 310.15kb.
- Образовательный стандарт по направлению 550800 «Химическая технология и биотехнология»., 444.3kb.
- Рабочая программа по дисциплине «Математическое моделирование в химической технологии», 77.52kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 279.66kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю, 221.55kb.
- Рабочая программа по дисциплине «Основы научных и инженерных исследований» Направление, 83.71kb.
- Рабочая программа по дисциплине сд. 03 «Основы электрохимической технологии» подготовка, 399.82kb.
- Специальные главы физической химии, 107.2kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ВОЛЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) ВолгГТУ
КАФЕДРА « ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИМЕРОВ И ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛГОГИЯ »
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по учебной работе
проф._____________ Тишин О.А.
«____»_________ 2006 г.
ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ
По направлению 550800 Химическая технология и биотехнология
(код ОКСО 240100)
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
По дисциплине (обязательной по стандарту) « Поверхностные явления и дисперсные системы»
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Очная форма обучения (сокращенная)
Курс 3
Семестр 5
Всего часов по учебному плану 119
Всего аудиторных занятий, час 68
Лекций, час 34
Лабораторные занятия, час 34
СРС, всего часов по учебному плану 51
Орг. СРС, час 6
Экзамен (семестр) 5
Волжский, 2006г.
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утвержденного 27.03.2000г. и учебного плана.
Составитель рабочей программы
Ст.преподаватель , канд. техн. наук ________________М.П.Спиридонова
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры «Химическая технология полимеров и промышленная экология»
Протокол № от _________ 2006 г.
Зав. кафедрой д. т. н., профессор _________________________В.Ф. Каблов
Одобрено методической комиссией Инженерно-экономического факультета
Протокол № от ________ 2006 г.
Председатель методической комиссии Е.А. Приходько
Декан ФЭИ Е.А. Приходько
Раздел 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
- Цель преподавания дисциплины
Наука о поверхностных явлениях дисперсных систем принадлежит к числу естественнонаучных дисциплин и завершает общехимическое образование химиков-технологов. Она создает теоретический фундамент для изучения специальных технологических курсов. Поверхностные явления широко используются и сопровождаются многие технологические процессы. Сильнее всего поверхностные явления проявляются в дисперсных системах с очень большой межфазной поверхностью, придавая им особые объемные свойства и определяя условия процессов, происходящих в этих системах.
Данная дисциплина знакомит обучающегося с закономерностями, присущими всем реальным телам и системам в природе и технике. Наряду с другими дисциплинами химико-технологическом ВУЗе она рассматривается как теоретическая основа химической технологии. Это объясняется тем, что все гетерогенные процессы в химической технологии для увеличения их скоростей ведутся в условиях максимальных поверхностях контактов фаз. А это означает, что системы в аппаратах находятся в виде суспензий, эмульсий, паст, пен, порошков, аэрозолей и т.д., представляющих из себя дисперсные системы. Наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах является теоретической основой получения материалов с заданными свойствами, а также очистки сточных вод и промышленных выбросов.
- Задачи изучения дисциплин
« Студент должен знать»: Получение дисперсных систем, стабилизация и разрушение дисперсных систем, основные явления, связанные с границей раздела фаз, адсорбцию, смачивание, адгезию и когезию.
« Студенты должны уметь»: Количественно оценивать дисперсные системы (например, рассчитать удельную поверхность, электрические характеристики поверхности, дисперсный состав и т.д.). Без знания этих основных закономерностей невозможно сознательное управление поведением дисперсных систем, использующихся в химической технологии.
1.3. Взаимосвязь учебных дисциплин
Изучение поверхностных явлений и дисперсных систем завершает по учебному плану цикл общехимических дисциплин и базируется на знании курсов неорганической, органической, аналитической и физической химии, а также высшей математики и физики. Ее промежуточное положение между общими химическими курсами и специальными предметами связано с содержанием дисциплины "Поверхностные явления и дисперсные системы". В данной дисциплине, основываясь на свойствах веществ, изучаются свойства и поведение реальных тел, состоящих из этих веществ. Количественные описания дисперсных систем, как основных объектов химической технологии, а также и протекающих в них процессов лежит в основе флотации, отстаивание, фильтрации, сушки, гранулирования, брекетирования и т.д., то есть важнейших технологических процессов.
Подготовка студентов по данной дисциплине, тесно связана с изучением специальных дисциплин химической технологии: "Общая химическая технология", "Инженерная химия", "Теория химико-технологических процессов органического синтеза", "Теория химико-технологических процессов ВМС", "Теоретические основы переработки эластомеров", "Основы охраны окружающей среды", "Процессы и аппараты химических производств".
Основные сведения, необходимые для изучения дисциплины: неорганическая химия - строение атомов, природа химической связи, физические и химические свойства элементов и их соединений; высшая математика - аналитическая геометрия, дифференциальное и интегральное исчисление; физика - электростатика, молекулярная физика, квантовая механика, оптика; аналитическая химия - количественный анализ; органическая химия - номенклатура органических соединений, свойства основных представителей различных классов органических соединений; органическая химия - химическая термодинамика, химическая кинетика, электрохимия.
РАЗДЕЛ 2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
« Поверхностные явления и дисперсные системы»
Таблица 2.1
| № те- мы | Название темы, наименование вопроса, изучаемых на лекциях | Кол-во часов, отвод. на лекцию по теме | Лаб. работы | Практ. (семинар) занят. | Методические указа- ния | Форма контроля | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | Определение дисциплины «Поверхностные явления и дисперсные системы". Классификация поверхностных явлений. Основные поверхностные явления, классификация дисперсных систем. Характерные особенности дисперсных систем. Значение дисциплины как теоретической основы химической технологии. Роль поверхностных явлений и дисперсных систем в природе, технике для защиты окружающей среды. Общие соотношения термодинамики для поверхностного слоя. Два способа описания поверхностных явлений. Метод слоя конечной толщины и метод избытков Гиббса. Поверхностное натяжение как мера свободной поверхностной энергии. Зависимость энергетических параметров поверхностного слоя от температуры. Явление смачивания. Равновесие на трехфазной границе. Уравнение Юнга. Лиофильность и лиофобность поверхностей. Природа сил взаимодействия при смачивании. Адгезия и когезия. Уравнение Дюпре для работы адгезии. Связь работы адгезии с краевым углом смачивания. Уравнение Дюпре-Юнга. Растекание жидкостей. Коэффициент растекания. Значение смачивания в технике и химической технологии. Флотация. Изменение гидрофобности и гидрофильности поверхности. Капиллярные явления. Капиллярное давление и кривизна поверхности Уравнение Лапласа. Влияние кривизны на внутреннее давление Капиллярное поднятие. Формула Жюрна. Методы определения поверхностного натяжения жидкостей. Капиллярность в природе и технике. Дисперсность и реакционная способность вещества. Правило фаз Гиббса для дисперсных систем. Дисперсность как самостоятельный термодинамический параметр. Зависимость энергии Гиббса от дисперсности. Уравнение Томсона-Кельвина. Капиллярная конденсация. Влияние дисперсности на процессы испарения-конденсации. Механизм возникновения ДЭС. Строение двойного электрического слоя. Использование зависимости термодинамических свойств тел от их дисперсности в технике и химической технологии. Получение дисперсных систем. Диспергирование и конденсация - два способа получения дисперсных систем. Энергия диспергирования. Уравнение Ребиндера для работы дробления и измельчения. Адсорбци- онное понижение прочности материалов. Эффект Ребиндера. Механическое диспергирование. Пептизация. Метод физической и химической конденсации. Кинетические акономерности при гомогенной конденсации. Управление дисперсностью при образовании новой фазы. Примеры получения дисперсных систем различными методами и анализ дисперсности. Роль стабилизатора в процессе получения дисперсных систем. Адсорбционные явления. Адсорбционные слои и их влияние на свойства дисперсных систем. Полная и избыточная (Гиббсовская) адсорбция. Адсорбция на границе жидкость-газ. Соотношение между поверхностной энергией (поверхностным натяжением) и адсорбцией. Уравнение Гиббса и его применение. Определение адсорбции по поверхностному натяжению. Растворы ПАВ как лиофильные дисперсные системы. Классификация и общая характеристика ПАВ. Ионогенные и неионогенные ПАВ. Строение и форма мицелл. Критическая концентрация мицелообразования (ККМ) и методы ее определения. Солюбилизация. Гидрофильно-лиофильный баланс (ГЛБ). Применение ПАВ. Поверхностная активность ПАВ. Правило Дюкло-Траубе. Строение адсорбционных слоев. Определение размеров молекул. Адсорбция на границе твердое тело-газ. Природа адсорбционных сил. Критерии различия физической и химической адсорбции. Изотермы адсорбции. Генри,Фрейндлиха Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ.Определение удельной поверхности адсорбента. Адсорбция на границе твердое тело-жидкость. Закономерности молекулярной адсорбции. Правило Ребиндера. Электрические свойства дисперсных систем. Ионная Теория строения ДЭС. Связь поверхностной энергии и электрического заряда. Уравнение Липпмана. Электрокапилярные кривые. Электрокинетический и полный потенциал. Перезарядка поверхности. Строение мицеллы. Электрокинетические явления. Прямые и обратные электрокинетические явления. Электрофорез и электроосмос. Методы определения электрокинетического потенциала. Устойчивость дисперсных систем. Два вида устойчивости седиментационная и агрегативная. Лиофильные и лиофобные дисперсные системы. Критерий лиофильности систем по Ребиндеру. Коагуляция как результат потери агрегативной устойчивости. Два варианта завершения коагуляции: разделение фаз и стркутурообразование. Коагуляция электролитами. Теория коагуляции. Основы теории коагуляции электролитами ДЛФО. Порог коагуляции. Правило Шульца-Гарди. Концентрационная и нейтрализационная коагуляция. Факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем. Особые явления при коагуляции. Явление неправильных рядов. Синергизм и антоганизм электролитлов. Кинетика быстрой коагуляции по Смолуховскому. Структурообразование в дисперсных системах. Виды структур. Влияние различных факторов на структуру. Эмульсии,их классификация. Определение типа эмульсий. Стабилизация и разрушение эмульсий. Обращение фаз эмульсий,пены их разрушение и стабилизация. Оптические свойства дисперсных систем. Уравнение Релея. Анализ дисперсных систем кинетическими и оптическими методами. Седиментационный анализ суспензий. Кривые распределения частиц по размерам. Дисперсионный анализ эмульсий. Интегральные и дифференциальные кривые распределения. Системы с газообразной дисперсионной средой. Аэрозоли: дымы,пыли,туманы. Получение,свойства и способы разрушения аэрозолей. Системы с твердой дисперсионной средой. Пенопласты,пеностекло. Высокопористые материалы -асорбенты,катализаторы. | 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 | 1 1 3,4 1, 2 1 3, 4 3, 4 3,4 4 5 2 2 2 1 6,7,8 | | 1 1 3, 4 1, 2 1 3,4 3, 4 3, 4 3,4 4 5 2 2 2 1 6,7,8 | К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э К, Э | |
Итого 34 часа
Раздел 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Лабораторные работы
Таблица 3.1
| Номер занятия | Наименование и краткое содержание | Объем, час |
| 1 | Синтез дисперсных систем. Получение дисперсных систем путем химической и физической конденсации с образованием гетерогенных растворов. | 4 |
| 2 | Разрушение дисперсных систем. Электролитическое разрушение лиозолей под действием электролитов. Стабилизация дисперсной фазы за счет введения ПАВ. | 4 |
| 3 | Адсорбция на границе жидкость- газ. Изучается параметры адсорбционного слоя путем выявления зависимости величины адсорбции от концентрации растворенного вещества. | 4 |
| 4 | Адсорбция на границе твердое тело – раствор. Изучаются закономерности этого вида адсорбции. Определяется удельная поверхность адсорбента. | 4 |
| 5 | Электрофорез. Изучается строение ДЭС путем определения электрокинетичекого потенциала. | 4 |
| 6 | Определения молекулярной массы желатины. Вискозиметрическим методом определяется молекулярная масса поверхностно-активного вещества. | 4 |
| 7 | Седиментационный анализ. Определяется удельная поверхность и полидисперсность порошков. | 4 |
| 8 | Гели и студни. Изучается явление тиксотропии и синерезиса модельных дисперсных систем. | 6 |
Итого 34 часа
3.2. Организуемая самостоятельная работа студентов
Таблица 3.2
| Форма ОргСРС | Номер семестра | Срок выпол- нения | Время, затрачиваемое на выполнение ОргСРС |
| Самостоятельная работа № 1. «Определение параметров пористых структур» | 5 | октябрь | 6 |
| Самостоятельная работа №2. «Расчеты параметров ДЭС» «Расчеты в седиментационном анализе» | 5 | декабрь | 7 |
3.3.Рекомендуемая учебная литература
Основная литература:
- Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М. , Химия, 1989, 483 с.
- Фридрихсберг Л.А. Курс коллоидной химии. Л. Химия, 1984, 359 с.
- Щукин Д.А., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия, М. , изд-во МГУ, 1982, 352 с.
- Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии, М., Химия, 1975, 512 с.
Дополнительная литература:
1. Писаренко А.П., Поспелова К.А., Яковлев А.Г. Курс коллоидной химии М., Высшая школа, 1964, 244 с.
2. Методические указания к лабораторным работам (названия м.у. представлены в табл.3.1.)
4. Рейтинговый контроль изучения дисциплины
Таблица 4.1.
| Вид занятий | Распределение баллов |
| Теоретические занятия (коллоквиумы) Лабораторные работы ОргСРС (семестровая работа) Экзамен | min max 12 20 18 24 10 16 21 40 |
| Итого | 61 100 |
РАЗДЕЛ 5. ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Таблица 5.1
| Наименование дисциплин, изучение которых опирается на данную дисциплину | Наименование кафедры, с которой производится согласование рабочей программы | Предложения об изменении в рабочей программе, подпись зав. кафедрой, с которой проводится соглашение | Принятое решение (протокол, дата) кафедры разработчика |
| | | | |
РАЗДЕЛ 6. ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ И ДОПОЛНЕНИЙ, ВНЕСЕННЫХ
В РАБОЧУЮ ПРОГРАММУ
Таблица 6.1
| Дополнения и изменения | Номер протокола, дата пересмотра, подпись зав. кафедрой | Дата утверждения и подпись декана |
| | | |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВОЛЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ(филиал)
ВОЛГОГРАДСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО
УНИВЕРСИТЕТА
КАФЕДРА «Химическая технология и промышленная экология »
СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по учебной работе Зав. кафедрой ВТПЭ
____________О.А. Тишин ___________ В.Ф. Каблов
«_____» __________ 2006 г. «_____» ___________ 2006 г.
МЕТОДИКА
рейтингового контроля знаний студентов по дисциплине
« Поверхностные явления и дисперсные системы»
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Очная форма обучения (сокращенная)
по направлению 550800 «Химическая технология и биотехнология»
Курс 3
Семестр 5
Разработал
К.т.н., ст. препод. каф. ВТПЭ Спиридонова М.П.
Волжский, 2006 г.
- ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Методика основана на действующем «Положении о рейтинговой системе оценки подготовки студентов в Волжском политехническом институте (филиале) ВолгГТУ».
Дисциплина «Поверхностные явления и дисперсные системы « изучается на третьем курсе в пятом семестре. Итоговым контролем является экзамен.
Рейтинговым контролем охватываются следующие виды учебных работ по дисциплине:
- Выполнение лабораторных работ
- Выполнение семестровых работ
- Сдача коллоквиумов
Таблица 1.
| Вид занятий | Распределение баллов |
| Теоретические занятия (коллоквиумы) Лабораторные работы ОргСРС (семестровая работа) Экзамен | min max 12 20 18 24 10 16 21 40 |
| Итого | 61 100 |
- Каждая лабораторная работа оценивается в три бала и подразделяется на три этапа;
а) допуск к работе - 0,5 бала,
б) выполнение и оформление работы – 1,0 балла
в) отчет по работе - 1,5 балла
За небрежное оформление работы снимется 0,5 бала. За работу, не отчитанную в течение двух недель после её выполнения снимается по о,5 балла.
- За выполнение семестровой работы каждая оценивается в 8 балов
Сдача самостоятельных работ установлена в два этапа.
а) Расчет основных характеристик пористых структур с 1.10 по 15.10,
б) Кинетические явления в дисперсных системах с 1.12 по 15.12.
Оценка за работу 2 3- 3 4- 4 4 + 5
Балы 0 0,5 2 3 6 7 8
За не своевременную сдачу семестровых работ снимается по 1 балу за каждую пропущенную неделю.
Получивший неудовлетворительную оценку может выполнить работу, но не позднее, чем на следующей неделе. За каждую последующую неделю снимается 0,5 бала с выполненной работы.
- Коллоквиум оценивается максимально в 10 балов
Первый коллоквиум проводится с 15 октября по 22 октября.
Второй коллоквиум проводится с 10 декабря по 17 декабря.
Оценка за ответ - 2 3 3 + 4 - 4 + 5 - 5
Балы 0 4 5 6 8 9 10
Пересдача коллоквиума возможна на следующей неделе, но за каждую последующую неделю снижается оценка на 2 бала.
К первой контрольной неделе должны быть выполнены и отчитаны три лабораторные работы и набрано максимальное количество балов равное 9.
Ко второй контрольной неделе студент должен набрать 36 балов.
За оставшийся период он должен сдать второй коллоквиум, вторую семестровую работу и отработать остальные лабораторные работы и набрать дополнительно 24 балла.
Студент, набравший в течение семестра не менее 40 балов допускается до экзамена.
МЕТОДИКА РЕЙТИНГОВОЙ ОЦЕНКИ НА ЭКЗАМЕНЕ
К экзамену допускаются студенты, выполнившие учебный план по дисциплине и набравшие за семестр 40 балов и выше.
Студенты, не выполнившие учебный план, добирают необходимое количество баллов за счет дополнительных заданий, предусмотренных рабочей программой (решение задач, выполнение контрольных работ, отчет по теоретическому материалу)
При сдаче экзамена по теоретической части курса студент может набрать от 15 до 40 баллов.
Таблица 2
| Виды задания | Баллы | |
| min | max | |
| | 2 | 3 |
| 1) Теоретический вопрос № 1 2) Теоретический вопрос № 2
| 7 6 2 | 15 15 10 |
Ответ на каждый теоретический вопрос оценивается по следующей шкале
« отлично» 15 баллов
«хорошо» 12 баллов
« удовлетворительно» 8 баллов
Ответ на дополнительные вопросы средней сложности оцениваются по следующей шкале
«отлично» 10 баллов
«хорошо» 6 баллов
«удовлетворительно» 2 балла
При оценке каждого дополнительного вопроса учитывается полнота ответа.
ПРИМЕЧАНИЕ: Допускается увеличение количества дополнительных вопросов по усмотрению преподавателя.
Для получения по дисциплине положительной итоговой оценки студенту следует набрать в сумме (в семестре и на зачете) не менее 61 баллов.
Оценки на экзамене проставляются, исходя из полученных баллов:
«отлично» 90 - 100 баллов
«хорошо» 76 – 89 балов
«удовлетворительно» 61 – 75 баллов