Geum.ru

Рабочая программа по дисциплине ен ф04. 05 «Коллоидная химия»

Вид материалаРабочая программа
Подобный материал:
Энгельсский технологический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет»


Кафедра «Физическая и органическая химия»


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


по дисциплине ЕН Ф04.05

«Коллоидная химия»


280201.65 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

(очное обучение)


курс – 3

семестр – 6 .

лекции – 34

практические занятия – нет

лабораторные занятия – 17

самостоятельная работа – 34

экзамен – 6 семестр

зачет – нет

курсовая работа - нет

курсовой проект – нет

расчетно-графическая - нет

контрольная работа - нет

часов в неделю - 3

Всего аудитор. – 51час

Всего –85 чассов


Утверждена на заседании кафедры

« 1 сентября» 2010 г. протокол № 1 .


Зав. кафедрой ФОХ, проф. Яковлев А.В.


Утверждена на заседании УМКС «ООС»

« 24 » сентября 2010г., протокол № 1


Председатель УМКС, проф. Ольшанская Л.Н.


Энгельс 2010


1.Цель преподавания дисциплины и место в учебном процессе

1.1 Коллоидная химия занимает важное место в системе подготовки специалистов различных отраслей промышленности, в том числе охраны окружающей среды и экологии. Курс коллоидной химии завершает общехимическую подготовку специалистов в области охраны окружающей среды и экологии и предшествует изучению специальных дисциплин.

Данная область химии, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления, возникающие на поверхности раздела фаз, является химией реальных тел. Законы этой науки являются теоретической основой гетерогенных процессов, в которых главное значение имеют поверхностные, межфазные явления. Поверхностные явления сильнее всего проявляются в дисперсных системах, поэтому дисперсные системы - типичные объекты коллоидной химии. Коллоидная химия – отрасль химических знаний, вобравшая в себя теории и закономерности других химических дисциплин – неорганической, органической, физической химии, а также физики и математики.

Цель преподавания коллоидной химии заключается в формировании у студентов понимания многих особых закономерностей, характерных для «микромира», а также применения этих закономерностей для решения конкретных задач, связанных с охраной окружающей среды.

1.2.Задачи изучения дисциплины

Курс "Коллоидная химия" наряду с другими общенаучными дисциплинами способствует формированию мировоззрения инженеров-технологов, поэтому основными его задачами являются:

  1. Создать необходимую теоретическую основу для последующего изучения инженерных и специальных дисциплин
  2. Развивать у студентов логическое химическое мышление
  3. Показать роль отечественных и зарубежных ученых в развитии этой науки.
  4. Показать роль коллоидной химии в живой и не живой природе.
  5. Использовать теоретические основы этого курса для решения конкретных задач по охране окружающей среды.
  6. Ознакомить студентов с основными методами исследования в коллоидной химии.

1.3 Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для усвоения данной дисциплины.

Изучение курса "Коллоидная химия" основано на знании студентами материала курсов физической химии, в первую очередь химической термодинамики, адсорбционных процессов, полных курсов математики и физики, органической и неорганической химии.


2. Требования к знаниям и умениям студентов по дисциплине.

Студент должен знать теоретические основы курса «Коллоидная химия».
  • Количественные характеристики дисперсных систем, формулы для их расчета.
  • Классификация дисперсных систем в зависимости от признака, по которому их можно классифицировать.
  • Сущность и причины возникновения поверхностного натяжения.
  • Понятия «избыточная» адсорбция и «полное содержание».
  • Особенности физической и химической адсорбции.
  • Классификация изотерм адсорбции.
  • Определение ПАВ и ПИАВ.
  • От чего зависит поверхностная активность ПАВ.
  • Сущность теории мономолекулярной теории адсорбции Ленгмюра.
  • Уравнение Генри, Гиббса, БЭТ.
  • Факторы, влияющие на адсорбцию газов (паров) на твердом адсорбенте.
  • Факторы, влияющие на молекулярную адсорбцию.
  • Сущность явления смачивания, адгезии, когезии.
  • Сущность методов получения коллоидных растворов.
  • Основные методы очистки золей.
  • Оптические явления коллоидных систем.
  • Основы теории строения ДЭС.
  • Сущность электрокинетических явлений.
  • Влияние электролитов на строение ДЭС и величину ζ-потенциала.
  • Сущность диффузии, осмоса, факторы влияющие на эти величины.
  • Факторы агрегативной устойчивости золей.
  • Правило Шульце-Гарди.
  • Классификация коллоидных ПАВ.
  • Строение мицелл.

Студент должен уметь:
  • Строить изотерму поверхностного натяжения и определять графически поверхностную активность.
  • Строить изотерму гиббсовской адсорбции и определять предельную адсорбцию ПАВ, рассчитывать поперечный размер и длину молекулы.
  • Объяснять характер различных изотерм адсорбции.
  • Определять величины предельной адсорбции и параметра в уравнении Ленгмюра.
  • Определять удельную поверхность адсорбента.
  • Графически решать уравнение БЭТ.
  • Рассчитывать угол смачивания и работу адгезии.
  • Определять размер коллоидных частиц исходя из оптических свойств коллоидных систем.
  • Составлять формулы мицелл.
  • Рассчитывать порог коагуляции.
  • Определять механизм коагуляции.
  • Владеть практикой седиментационного анализа и определять размеры частиц суспензий.


3. Распределение трудоемкости (час) дисциплины по темам и видам занятий

№ модуля
№ недели
№ темы
Наименование темы
Всего часов
Лекции
Лаб. зан.
Практ зан.
СРС

1
2
3
4
5
6
7
8
9

1
6
1
Предмет коллоидной

Химии. Дисперсные

системы
8
2















2
Поверхностные явления и адсорбция
32
10

10




12

2
10
3
Получение,

очистка и свойства дисперсных систем
19
8


3



8


3
13
4
Структурированные дисперсные системы.
2
2









1
2
3
4
5
6
7
8
9







5
Коллоидные ПАВ.
4
4










4
17
6
Микро-гетерогенные системы.
26
8

4



14










Итого
85
34

17




34



  1. Содержание лекционного курса

№ темы
Всего часов
№ лекции
Тема лекции.

Вопросы, отрабатываемые на лекции

1
2
3
4

1
2
1
Введение. Дисперсные системы: предмет коллоидной химии; количественные характеристики дисперсных систем. Классификация коллоидных систем

2
10
2
Поверхностные явления и адсорбция. Поверхностное натяжение и его свойства. Определение поверхностного натяжения. Термодинамические функции поверхностного слоя.







3
Адсорбция, определение адсорбции, виды адсорбции. Адсорбция на границе раствор-газ. Поверхностное натяжение. Адсорбция из растворов.ПАВ и ПИАВ.

Уравнение адсорбции Гиббса.

Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе.







4
Изотермы адсорбции. Основные положения теории мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Уравнение Генри и Ленгмюра, их применение. Расчет удельной поверхности.







5
Оптические свойства дисперсных систем: рассеяние света, поглощение света и окраска золей, ультрамикроскопия и электронная микроскопия







6
Полимолекулярная адсорбция. Теория БЭТ. Уравнение изотермы БЭТ, его графическое решение. Капиллярная конденсация.







7
Адсорбция растворенного в жидкости вещества на границе с твердым сорбентом. Зависимость молекулярной адсорбции от различных факторов. Смачивание, адгезия, когезия.

3
8
8
Получение и очистка коллоидных растворов. Методы получения лиофобных золей – диспергационные, конденсационные, пептизация. Очистка коллоидных растворов. Диализ, осмос.







9
Оптические свойства коллоидных систем: рассеяние света; уравнение Рэлея; величины, входящие в уравнение Рэлея. Границы применимости уравнения Рэлея. Поглощение света и окраска золей. Оптические методы исследования коллоидных растворов.

1
2
3
4







10
Электрические и молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем: электрокинетические явлении; теории ДЭС; строение мицелл; ζ-потенциал и факторы, влияющие на него. Диффузия в коллоидных системах. Осмотическое давление в коллоидных системах.







11
Устойчивость и коагуляция коллоидных систем. Седиментационная устойчивость. Агрегативная устойчивость. Коагуляция. Правило Шульце-Гарди

4
2
12
Структурированные дисперсные системы. Коагуляционные структуры. Набухание. Конденсационно-кристализационные структуры.

5
4
13
Получение ПАВ. Классификация. Свойства водных растворов. Строение мицелл.

6
8
14
Суспензии. Классификация суспензий. Методы получения разбавленных суспензий и их свойства. Седиментационный анализ.







15
Эмульсии. Классификация эмульсий, свойства эмульсий. Способы получения и разрушения. Применение.







16
Пены. Классификация пен. Свойства пен, их получение и разрушение. Аэрозоли и порошки. Классификация, свойства.



  1. Практические занятия – нет.

6. Перечень лабораторных работ

№ темы
Всего часов
№ рабо-ты
Наименование лабораторной работы

1
2
3
4

2
5
1
Исследование адсорбции растворов неэлектролитов на твердых адсорбентах. Определение удельной поверхности адсорбента.

2
5
2
Определение поверхностного натяжения для гомологического ряда спиртов. Правило Дюкло-Траубе.

3
3
3
Определение среднего размера коллоидных частиц гидрозоля гидроксида железа по характеристической мутности системы. Приготовление гидрозоля гидроксида железа конденсационным методом.

6
4
4
Седиментационный анализ суспензии мела в воде.

Измерение с помощью торсионных весов. Определение размера частиц суспензии. Фракционный анализ.



  1. Задания для самостоятельной работы студентов

№ темы
Всего часов
Вопросы для самостоятельного изучения
Литература

1
2
3
4

2
12


Адсорбенты и их характеристики
1- 4, 6, 8

3
8


Очистка дисперсных систем
1- 4, 6, 8

4
2
Структурно-механические свойства дисперсных систем.

Основные пенообразователи.

Факторы, влияющие на процесс застудневания
1- 4, 6, 8

5
2
Применение эмульсий. Свойства паст.
1- 4, 6, 8

6
10
Микрогетерогенные системы
1- 4, 6, 8

Итого: 34 часа
  1. Курсовой проект – нет.
  2. Курсовая работа – нет.
  3. Расчетно –графическая работа – нет.
  4. Контрольная работа з\о

См. лит. Коллоидная химия: Метод. Указ. И контрольные задания для студ. Заочников химико-технологических специальностей высших учебных заведений. М.: Высшая школа, 1984. -47 с.
  1. Экзаменационные вопросы.

  1. Исторический обзор развития коллоидной химии. Значение коллоидной химии.
  2. Количественные характеристики дисперсных систем, формулы для их расчета.
  3. Классификация дисперсных систем в зависимости от признака, по которому их можно классифицировать.
  4. Сущность и причины возникновения поверхностного натяжения.
  5. Адсорбция: определение, виды адсорбции.
  6. Понятия «избыточная» адсорбция и «полное содержание».
  7. Особенности физической и химической адсорбции.
  8. Классификация изотерм адсорбции.
  9. Определение ПАВ и ПИАВ.
  10. От чего зависит поверхностная активность ПАВ.
  11. Сущность теории мономолекулярной теории адсорбции Ленгмюра.
  12. Уравнение Генри, Гиббса, БЭТ.
  13. Основные положения теории БЭТ.
  14. Факторы, влияющие на адсорбцию газов (паров) на твердом адсорбенте.
  15. Факторы, влияющие на молекулярную адсорбцию.
  16. Сущность явления смачивания. Угол смачивания, его определение.
  17. Адгезия и когезия. Работа адгезии.
  18. Сущность методов получения коллоидных растворов.
  19. Основные методы очистки золей.
  20. Оптические явления коллоидных систем.
  21. Основы теории строения ДЭС.
  22. Сущность электрокинетических явлений.
  23. Влияние электролитов на строение ДЭС и величину ζ-потенциала.
  24. Строение мицелл лиофобных золей.
  25. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем
  26. Сущность диффузии, осмоса, факторы влияющие на эти величины.
  27. Факторы агрегативной устойчивости золей.
  28. Правило Шульце-Гарди.
  29. Классификация коллоидных ПАВ.
  30. Физико-химические методы действия моющих средств.
  31. Методы получения и разрушения суспензий.
  32. Классификация пен.
  33. Классификация аэрозолей.



  1. Литература


Основная

1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии: поверхностные явления и дисперсные системы. – М.: Альянс, 2009. -463 с.

2. Белик В.В. Физическая и коллоидная химия. / К.И. Киенская - М.: Academia, 2005. – 288 с.

3. Кругляков П.М. Физическая и коллоидная химия. / Т.Н. Хаскова – М.: Высшая школа, 2007. – 320 с.


Дополнительная

4. Воютский С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1976. – 512 с.

5. Окишева Н.А. Рябухова Т.О. Поверхностные явления и адсорбция / Руководство к лабораторным работам по коллоидной химии для студентов специальности 240502, направлений 240302,240100. / Рябухова Т.О. - Саратов, 2009. - 34 с.

6. Щукин Е.Д. Коллоидная химия. / Е.Д. Щукин, А.В. Перцев, Е.А. Амелина - М.:Высшая школа, 2007. -410 с.

7. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии./ Под редакцией Ю.Г. Фролова. – М.: Альянс, 2002. - 400 с.

8. Гельфман М.И. Коллоидная химия. / М.И. Гельфман, О.В. Ковалевич, В.П. Юстратов - С-П.: Лань, 2008. – 336 с.

9. Гельфман М.И. Практикум по коллоидной химии. / М.И. Гельфман, Н.В. Кирсанова, О.В. Ковалевич, О.В. Салищева и др – С-П.: Лань, 2005. -224 с.

  1. Перечень наглядных пособий и ТСО

  1. Таблица "Периодическая система Д.И. Менделеева"
  2. Таблица растворимости солей и оснований в воде
  3. Ряд стандартных электродных потенциалов


Использование оргтехники при презентации и демонстрации видио для части лекций: №2, №3, №4 – Поверхностные явления, смачивание; №10 – Электрические и молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем; №13 Строение мицелл.


Рабочую программу составила: Окишева Н.А.


  1. Дополнения и изменения в рабочей программе:



Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры

"____"________________20 г., протокол №


Зав. Кафедрой____________________ Яковлев А.В.


Внесенные изменения утверждаю

Председатель УМКС ООС ________________ Ольшанская Л.Н.