Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия

Агрономический факультет

Кафедра химии и биохимии

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

“ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ”

Ульяновск – 2008г.

Очное отделение Курс ………………………... 2 Зачёт ……………………….. 1 семестр Семестр ……………………………. 1 Лекции ……………………… 36 часов Лабораторно-практические занятия …… 36 часов Самостоятельная работа ….. 70 часов Всего аудиторных занятий………... 72 часа Всего по дисциплине ……… 142 часа 2. Цели и задачи дисциплины Курс физической и коллоидной химии дает теоретическое обоснование химических и физико-химических процессов, лежащих в основе живой природы, позволяет проникать в сущность химических процессов, раскрывать их внутренний механизм и сознательно управлять химическими превращениями.

Изучение данного курса базируется на знании предшествующих дисциплин: неорганической, органической и аналитической химии, физики, математики и других. Это связано с тем, что физическая химия изучает общие закономерности химических явлений, используя при этом физические законы и методы исследования.

Цель дисциплины: подготовка специалистов, владеющих основными химическими знаниями; понимающих суть химических превращений при производстве и хранении сельскохозяйственной продукции; умеющих оценить влияние условий и технологии производства на свойства конечного продукта.

Задачи дисциплины: освоение студентами теоретических и практических основ физической и коллоидной химии;

формирование у студентов знаний, позволяющих понять закономерности протекающих химических, биохимических и технологических процессов переработки пищевого и промышленного сырья; развитие практического опыта пользования химическими знаниями в профессиональной деятельности и повседневной жизни.

3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Основными требованиями к уровню усвоения материала по физической и коллоидной химии являются:

- знание основных законов в разделе этой дисциплины;

- практическое обучение проведению необходимых химических реакций и идентификации продуктов по физической и коллоидной химии;

- умение применять свои знания на практике согласно выбранной профессии.

4. Тематический план дисциплины для студентов очного и заочного обучения Всег Очное обучение № Разделы дисциплины о Лекц ЛПЗ СР п/п часо ии в Часть 1. Физическая химия.

Химическая термодинамика и термохимия 1. 2 2 4 Химическая кинетика и катализ, химическое и фазовое равновесие 2. 2 2 4 Растворы неэлектролитов и электролитов 3. 2 4 6 Электропроводимость растворов электролитов 4. 2 2 4 Электрохимия. Буферные растворы 5. 6 6 10 Итого по физической химии 14 16 28 Часть 2. Коллоидная химия.

Дисперсные системы.

1. 2 2 6 Оптические и электрические свойства коллоидных систем 2. 4 4 8 Устойчивость и коагуляция коллоидных систем 3. 4 2 6 Микрогетерогенные системы. Полуколлоиды 4. 4 4 6 Получение и свойства высокомолекулярных соединений.

5. 4 4 10 Полимеры и олигомеры Гели и студни. Процессы набухания и желотинирования 6. 4 4 6 Итого по коллоидной химии 22 20 42 Всего аудиторных занятий 36 36 70 5. Содержание учебного процесса и его структурирование (очное обучение) 5.1. План лекций Кол-во ТСО, обору- Форма Рекомендуемая Наименование тем № часов дование контроля литература физической химии.

Химическая термодинамика и термохимия. Система и внешняя среда. Различные формы энергии. Первый закон термодинамики. Энтальпия. Тепловой эффект реакции.

Стандартное состояние. Термохимия. Закон Гесса. Второй закон термодинамики. Энтропия, её изменение в обратимых и необратимых процессах. Изменения энтропии при синтезе органического вещества зелёным листом растений. Формула Больцмана. Третий закон термодинамики.

аквации. Порядок и молекулярность реакции. Ценные реакции. Работы Семёнова. Катализ и его значение.

Основные принципы катализа. Классификация каталитических процессов. Гомогенный катализ.

Гетерогенный катализ. Ферментативный катализ.

электролитов. Отклонение свойств растворов электролитов от законов Рауля и Вант-Гоффа. Процессы сольватации. Слабые и сильные электролиты. Теория Дебая и Гюккеля.

электропроводимость. Закон независимости движения ионов. Определение степени и константы диссоциации электролитов. Применение электропроводности для животноводства.

Уравнение Нернста. Электродные потенциалы и Э.Д.С.

гальванических элементов. Водородный электрод.

Электрод первого и второго рода. Изменение электродвижущих сил. Концентрационные цепи и Потенциометрический метод определения рН. Стеклянный электрод. РН растворов и буферные растворы. Развитие понятия кислоты и основания. Сила кислот и оснований.

Количественное определение кислотности водных растворов. Понятие о рН и рК. Расчёт рН кислых и щелочных растворов. Вычисление рН водных растворов солей. Буферные системы, их состав и механизм действия.

Буферная ёмкость. Биологическое значение буферных систем.

1. Коллоидная химия. Возникновение, предмет и значение Таблицы, [1].стр. 238- среда. Строение коллоидных частиц.

2. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем: Таблицы, 1].стр. 185- диффузия, седиментационно-диффузиозное равновесие. плакаты, [2].стр. 200- Тиндаля, закон Рэлея. Ультрамикроскопия. Электронная микроскопия при изучении структуры коллоидных частиц.

Электрические свойства коллоидных систем. Двойной электрокинетический потенциал.

потенциал. Коагуляция смесью электролитов. Взаимная коагуляция коллоидов. Явление старения золей. Защита коллоидов.

4. Микрогетерогенные системы. Полуколлоиды. Суспензии, Таблицы, [1].стр. 300- их свойства, методы получения и стабилизации. Эмульсии. плакаты, [2].стр. 367- Мыла.

растворами. Термодинамическая устойчивость растворов ВМС. Набухание и растворение ВМС. Ограниченное и неограниченное набухание. Степень и скорость набухания.

Формы набухания. Формы набухания. Вязкость растворов ВМС; зависимость от рН среды. Изоэлектрическое состояние. Нарушение устойчивости растворов.

Расслоение, высаливание, коацервация, лиотропные ряды.

Растворы полиэлектролитов. Коллоидные электролиты.

реакции). Гели полиэлектролитов и белков. Белковые, белково-коллоидные и другие мембраны и их роль в живом организме. Тиксотропия. Синерезис.

2. Определите константы скорости химической реакции, Штативы, окисление йодофосфорной кислоты перекисью водорода. бюретки расчёт 3. Основы термохимии. Химическая кинетика и катализ.

5. Решение задач по теме: “Осмотическое давление растворов” Таблицы 6. Учение о растворах. Электропроводимость растворов. Таблицы, миницинкового гальвонического элемента и вычисления хим.

8. Определение рН буферных растворов и изучение их свойств. 2 Прибор опрос [2].стр.200- 9. РН растворов и методы их определения. Буферные растворы. 1. Получение коллоидных растворов. Определение знака заряда Хим. посуда, каф.метод.пособие 4. Оптические свойства коллоидных систем. Конус Тиндаля. реактивы, 5. Взаимная коагуляция. Проверка правила Шульца-Гарди Тиндаля --стр.367- п/п Химическая кинетика и катализ, химическое и фазовое равновесие [2].стр. 10- Дисперсные системы.

1. Становление физической и коллоидной химии, как науки. Роль физической и коллоидной химии в развитии сельского хозяйства. Связь физической химии с другими науками.

2. Роль русских и советских учёных в развитии физической и коллоидной химии. Методы физической и коллоидной химии, применяемые в сельском хозяйстве.

3. Молекулярно-кинетическая теория трёх агрегатных состояний вещества.

4. Свойства растворов неэлектролитов. Классификация растворов по величине частиц и по агрегатному состоянию.

Особенность жидких растворов.

5. Гидратная теория растворов.

6. Осмос и осмотическое давление. Значение явления осмоса и осмотического давления для растений.

7. Методы определения осмотического давления (Закон Рауля. Дисперсия растворов).

8. Отклонения от законов Вант-Гоффа и Рауля в растворах электролитов. Изотонический коэффициент, закон Оствальда, теория Дебая и Гюккеля, ионная сила растворов.

9. Электропроводимость раствора, удельная электропроводимость, факторы, влияющие на удельную электропроводимость. Эквивалентная электропроводимость. Электропроводимость при бесконечном разбавлении.

Зависимость степени диссоциации и константы диссоциации от эквивалентной электропровод.

10.Термодинамика, основные понятия степени, закон сохранения энергии. Энергия и её виды.

11.Первое начало термодинамики. Энтальпия. Тепловой эффект химической реакции. Законы термохимии.

12.Второе начало термодинамики и его математическое обоснование. Обратимые и необратимые процессы.

13.Свободная и связанная энергия. Энтропия обратимых и необратимых процессов.

14.Свободная энергия процесса, энтропия биологических систем. Третье начало термодинамики, изобарноизотермический потенциал.

15.Химическая кинетика. Зависимость скорости химической реакции от концентрации и природы реагирующих веществ.

16.Зависимость скорости химической реакции от температуры. Энергия активации. Классификация химических реакций. Молекулярно-кинетические уравнения реакций первого и второго порядка. Сложные, последовательные параллельные и цепные реакции Н.Н. Семёнова.

17.Скорость гетерогенных химических процессов. Химические реакции в биологических системах.

18.Катализ. Свойства катализаторов, факторы, влияющие на катализ. Гомогенный катализ и механизм его действия.

Ферментативный катализ.

19.Химическое равновесие. Закон действующих масс.

20.Принцип Ле-Шателье. Зависимость химического равновесия от давления, концентрации, температуры.

21.Основы фотохимии.

22.Теория кислот и оснований. Активная кислотность водных растворов, рН растворов. Ионное окисление воды.

Реакция среды водных растворов. Биологическое значение водородных и гидроксильных ионов.

23.рН растворов сильных и слабых кислот и оснований.

24.Буферные системы, механизм буферного действия, свойства буферных растворов. Значение буферных систем и рН для роста и развития растений.

25.Методы определения рН: колориметрическое и потенциометрическое.

26.Основы электрохимии. Возникновение электродного потенциала. Вывод уравнения Нернста. Концентрационный элемент ЭДС цепи концентрационного элемента.

27.Диффузионный потенциал. Строение водородного электрода. ЭДС цепи состоящие из 2-х водородных электродов.

28.Окислительно-восстановительный потенциал, значение окислительно-восстановительного потенциала в процессе почвообразования.

29.Хиндидронный электрод. Метод компенсации. Стеклянный электрод.

30.Основы коллоидной химии: классификация дисперсных систем. Строение коллоидных частиц. Методы получения и очистки коллоидных растворов.

31.Свойства коллоидных растворов: молекулярно-кинетические, оптические и электрические.

32.Коагуляция. Устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция и её факторы. Коагуляция коллоидных растворов электролитами. Пептизация. Защита коллоидных систем от коагуляции.

33.Высокомолекулярный соединениях, их коллоидные свойства, свойства отличающие от истинных коллоидных растворов.

34.Изоэлектрическое состояние, изоэлектрическая точка высокомолекулярных соединений.

35.Гели. Отличие процесса желатинирования от коагуляции. Структура гелей. Факторы, влияющие на процесс желатинирования.

36.Свойства гелей: набухание, синерезис, периодическое осаждение гелей.

7. Реализация требований Государственного стандарта по специальности 311200 – Содержание требований Государственного Реализация требований в темах курса: № тем.

образовательного стандарта.

Основная литература:

1. Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия : первое издание допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов сельскохозяйственных специальных высших учебных заведений / Р.А. Хмельницкий. - 2-е изд., стеретип., перепечатка с первого издания 1988г. - М. :

Альянс, 2008. - 400 с.

2. Кругляков, Петр Максимович. Физическая и коллоидная химия : Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по строительным специальностям / П.М. Кругляков, Т.Н. Хаскова. - 2-е изд., испр. - М. : Высшая школа, 2007. - 319 с. : ил. Высшая школа) 3. Милюкова, Лидия Павловна. Лабораторный практикум по физической и коллоидной химии для студентов II курса биотехнологического факультета по специальности 311200 "Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции" : практикум / Л.П. Милюкова. - Ульяновск : УГСХА, 2007. - Дополнительная литература:

1. Гельфман, Марк Иосифович. Коллоидная химия : научное издание / М.И. Гельфман, О.В. Ковалевич, В.П.

Юстратов. - 2-е изд., стер. - СПб. : Лань, 2004. - 336 с. : ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература) 2. Гельфман, Марк Иосифович. Практикум по физической химии : Рекомендовано Сибирским региональным УМЦ высшего проф. образования для межвузовского использования в качестве учебного пособия для студентов (бакалавров, преподавателей) технологических специальностей вузов по программам курса "Физическая химия" / Под ред. М.И. Гельфмана. - СПб. : Лань, 2004. - 256 с. : ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература).

Лукъянов А.Б. и др.

1. Лабораторное оборудование: вытяжные шкафы, штативы, тигельные щипцы, шпатели, предметные стекла, электроплитки, спиртовки, дистиллятор 2. Лабораторная посуда: пробирки, мерные цилиндры вместимостью 50 и 100мл, мерные колбы вместимостью 50,100, 250 и 1000 мл, конические коблы для титрования, хим. стаканы, фарфоровые чашки и тигли, эксикаторы, стеклянные палочки, бюретки вместимостью 25 мл, капельные пипетки, пипетки 3. Измерительные приборы : технические, электронные весы,,рН метры, ареометры.

4. Химические реактивы: KCNS, FeCl3, NaCl, NaOH, H2SO4, HCL, CH3COONa, (NH4)2SO4, KMnO4, Na2SO3, KOH, дистиллированная вода, K4 [Fe(CN)6], фенолфталеин, метилоранж, метиловый красный.

5. Оборудование специализированных химических лабораторий: периодические таблицы химических элементов Д.И.

Менделеева, таблица растворимости солей, кислот и оснований; таблицы электрохимического ряда напряжения металлов, классные доски.