1. Изоэлектрическая точка белков и ее определение.

2. Образование растворов белков, набухание 3.5 Примерные темы курсовых работ (проектов) 1. Губанова Н.Я., Третьякова О.И. Сборник задач по физической и коллоидной химии.

Краснодар, КГАУ, 2004 г., гриф Мин. с/хоз РФ.

2. Губанова Н.Я., Третьякова О.И.(под ред. Доценко С.П.). Тесты-задания для контроля самостоятельной работы студентов по курсу физической и коллоидной химии. Краснодар, 3. Тесты по физической и коллоидной химии в базе университета.

Опишите основные методы получения коллоидных растворов. Что такое пептизация? Какие вещества являются пептизаторами почвенных систем? Составьте схему строения мицеллы для минеральной части почвы на примере гидроокиси железа.

Криоскопия. Возможности применения для изучения свойств растворов не электролитов и электролитов. Определите осмотическое давление при 25 0С для 0,1н растворов КCl и С 6 Н 12 О6, если степень диссоциации КСl равна 0,95.

Рассчитайте значение ЭДС, если внутри клетки млекопитающего рН = 7,0, а в окружающей жидкости рН = 7,4.

Адсорбция на границе раздела твердое тело – жидкость. Явление смачивания.

Краевой угол и теплота смачивания. Опишите методы определения теплоты смачивания.

Гидрофильные и гидрофобные поверхности.

Закон светопоглощения (Бугера-Ламберта-Бера). Применение фотометрических методов анализа в агрономии для идентификации веществ и их количественного определения.

Диспергационные методы получения коллоидных систем. Чем можно пептизировать свежеосажденный Fе (ОН) 3. Покажите схему строения полученной в этом случае частицы.

Защита коллоидных систем от коагуляции, ее количественное выражение. Механизм и значение коллоидной защиты в природных явлениях.

Электродные потенциалы и ЭДС гальванических элементов. Нормальный (стандартный) потенциал. Водородный электрод и его электродный потенциал.

Вычислите потенциал водородного электрода, погруженного в раствор с рН = 2.

Через колонку катионита в н+- форме пропустили раствор СuSO4. Составьте стехиометрическое уравнение процесса сорбции и схему образовавшегося двойного электрического слоя.

Первый закон термодинамики. Процессы при Р,V= const. Энтальпия. Тепловой 10.

эффект реакции. Закон Г.И.Гесса. Вычислите теплоту гидролиза мальтозы при постоянном давлении, если известны теплоты сгорания мальтозы и глюкозы: Н сгор.(мальтозы) = -5610 кДж/моль; Н0 сгор.(глюкозы) = -2801 кДж/моль.

Ионный обмен. Правила ионообменной адсорбции. Уравнение Никольского.

11.

Адсорбционные процессы в почвах и растениях. Расположите перечисленные ниже катионы по возрастанию их адсорбционной активности на кислых почвах (Ca2+, Zn 2+, Fe Как определить значение РН и буферной емкости почвенных систем.?

12.

Фотохимические процессы и факторы, на них влияющие. Законы фотохимии. Закон 13.

фотохимической эквивалентности Эйнштейна.

Электрические свойства коллоидных систем. Покажите на примере золя CaCO3, 14.

стабилизированного K2CO3 образование термодинамического и электрокинетического потенциала, от каких факторов он зависит и как определяется.

Дайте понятие молекулярности и порядка реакции, опишите методы их определения.

15.

Понятие о скорости движения ионов. Закон независимости движения ионов 16.

Кольрауша, закон разбавления Оствальда. Электрофоретический и релаксационный эффекты торможения ионов.

Молекулярно-кинетические, оптические и электрические свойства коллоидных 17.

систем. Законы и уравнения их характеризующие.

Буферные растворы. Механизм их действия при добавлении кислот и щелочей.

18.

Синтез органического вещества растениями под воздействием хлорофилла, как 19.

сенсибилизатора. Значение фотосинтеза и влияние его на жизнедеятельность растений.

Объясните, чем определяется зеленый цвет листьев? Какое монохроматическое излучение наиболее интенсивно вызывает фотосинтез?

Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС), особенность их строения, 20.

термодинамическая и кинетическая устойчивость растворов ВМС и ее нарушения.

Изоэлектрическая точка белков.

Экспериментальное определения осмотического давления 21.

Что такое полупериод реакции? Напишите его выражение для реакции 1 и 22.

порядков, чем они отличаются. Рассчитайте остаточное количество (в %) фосфороорганического пестицида («Дибром») через30 дней, если период полураспада равен 62 дня.

23. Природные буферные системы почв и растений, их роль. Что такое буферность почв, чем она обусловлена (покажите на примере угольной кислоты механизм буферного действия).

24. Характеристики процесса смачивания, его экспериментальное определение и математическое выражение Классификация химических реакций (по молекулярности и порядку). Скорость 25.

гомогенных химических реакций, их кинетические уравнения.

Вычислите константу скорости реакции 1 порядка, если за 4,9 мин. концентрация 26.

уменьшается на 30%.

Растворы высокомолекулярных соединений. Строение макромолекул. Влияние рН 27.

среды на свойства растворов белков. Изоэлектрическая точка белков. Виды кислотности почв, методы и условия их определения.

Оптические свойства коллоидных систем. Явление светорассеивания. Опалесценция 28.

и эффект Фарадея-Тиндаля. Укажите закон и опишите метод исследования коллоидных систем по светорассеванию.

Разбавленные растворы неэлектролитов, их свойства. Законы Рауля и Вант-Гоффа.

29.

Рассчитать осмотическое давление водного раствора неэлектролита при 200С, температура замерзания которого (- 0,1860С).

Спектрофотометрия и е применение при исследовании растворов и биологических 30.

систем.

Первый закон термодинамики. Процессы при постоянном объеме и давлении.

31.

Энтальпия, тепловой эффект реакции. Закон Г.И.Гесса. Вычислите теплоту гидролиза мальтозы при постоянном давлении, если известны теплоты сгорания мальтозы и глюкозы: Н сгор.(мальтозы) = -5610 кДж/моль;

Ионный обмен. Правила ионообменной адсорбции. Адсорбционные процессы в 32.

почвах и растениях. Расположите нижеперечисленные катионы по возрастанию их адсорбционной активности на кислых почвах (Ca2+, Zn 2+, Fe 3+, Na+, Mg 2+, Mn2+, Mn 4+, Опишите методы определения РН и буферной емкости буферных систем.

33.

Равновесие и равновесные процессы в природе. Принцип Ле-Шателье. Укажите, как 34.

необходимо изменить основные параметры процесса, чтобы при синтезе аммиака увеличить его выход. Напишите уравнение константы равновесия для этого процесса.

Виды и факторы устойчивости коллоидных систем. Коагуляция и седиментация, их 35.

характеристики.

Что такое поверхностное натяжение? Опишите методы его определения и 36.

регулирования.

Что такое осмос и осмотическое давление? Закон Вант-Гоффа. Осмотические 37.

явления и процессы в агрономии.

Дайте классификацию дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы, по 38.

отношению дисперсной фазы к дисперсионной среде, по агрегатному состоянию.

Приведите примеры.

Опишите методы определения тепловых эффектов реакции (экспериментальный и 39.

расчетный). Укажите возможности их применения.

Понятие катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ. Основы механизма действия 40.

катализаторов.

Электропроводность растворов – удельная и эквивалентная. Понятие подвижности 41.

ионов. Закон независимости движения ионов Кольрауша. Закон разбавления Оствальда.

Процессы структурообразования в дисперсных системах и растворах ВМС:

42.

классификация и физико-химические свойства. Составьте схему перехода геля в золь для обратимых коллоидов, гелей и студней.

Равновесие и равновесные процессы в природе. Принцип Ле-Шателье. Укажите, как 43.

необходимо изменить основные параметры процесса, чтобы при синтезе аммиака увеличить его выход. Напишите уравнение константы равновесия для этого процесса.

Виды и факторы устойчивости коллоидных систем. Коагуляция и седиментация, их 44.

характеристики. Опишите явления синергизма, антагонизма и аддитивности ионов при коагуляции.

Составьте схему и выведите ЭДС концентрационной гальванической цепи.

45.

Что такое энтропия? Как может меняться энтропия изолированной, закрытой, 46.

открытой системы? Укажите, увеличится или уменьшится энтропия в следующих процессах: плавление льда; растворение NaCl в воде (Н2О).

Дайте понятие таким явлениям, как электрофорез и электроосмос? Как связана 47.

величина - потенциала со скоростью электрофореза и электроосмоса?

Дайте понятие о порядке реакции и методах его определения. Рассчитайте константу 48.

скорости реакции гидролиза водного раствора тростникового сахара, если в течение минут прореагирует 40% сахара.

Степень и константа электролитической диссоциации слабых электролитов и методы 49.

их определения. Чему равна константа диссоциации бензойной кислоты, если степень диссоциации в 0,01н растворе 5%?

Условия образования коллоидов. Схема коллоидной части (мицеллы) на примере 50.

BaSO4, стабилизированного BaCl2. Укажите составные части полученного золя.

Приведите примеры коллоидов в природе.

Вычислите количество теплоты, которое выделяется при образовании 106 кг аммиака 51.

в сутки, если Н р-ции = -92,0 Дж.

Молекулярная и ионная адсорбция из растворов на твердых адсорбентах, 52.

особенности и характеристики этих процессов. Рассчитайте адсорбированное количество уксусной кислоты в мг-экв/г, если при адсорбции СН3СООН почвой равновесная концентрация (Ср) равнялась 33,5 ммоль/л, константы уравнения Фрейндлиха К и I/n соответственно равны 9,5 и 0,22.

Буферные системы, их состав и механизм буферного действия на примере ацетатной 53.

буферной системы, состоящей из 10 мл, 0,1м СН3СООН и 10 мл 0,1м СН3СООNa.

Электрометрические методы при исследовании агрономических объектов.

54.

Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа, уравнение 55.

Аррениуса, понятие об энергии активации системы.

Почвенные коллоиды. Приведите примеры строения минеральной почвенной 56.

коллоидной частицы на примере оксида кремния. Дайте понятие базоидов и ацедоидов, покажите на их примере процесс взаимной коагуляции коллоидов.

Опишите методы определения осмотического давления (расчетный и с помощью 57.

осмометра).

Второе начало термодинамики, его математическое выражение. Понятие об 58.

энтропии, свободной энергии и максимальной работе.

Что такое ионный обмен? Опишите закономерности ионного обмена, обменную 59.

кислотность и поглотительную способность почв. Какова роль этих процессов в агрономии? Составьте схему ионного обмена между катионитом КУ-2 в Н+- форме и катионами Na+ из раствора Na Сl.

Дайте характеристику оптических методов при исследовании биологических систем 60.

и укажите возможности их применения.

4 Учебно-методическое обеспечение дисциплины 4.1 Основная, дополнительная и нормативная литература а) основная литература:

1. Заплишный В.Н. Физическая и коллоидная химия. Учебник для с/хоз вузов, Печатный двор Кубани, 2001 г., гриф Мин. с/хоз РФ.

2. Губанова.Н.Я. Третьякова О.И., Доценко С.П. Учебное пособие к лабораторным работам по физической и коллоидной химии. Краснодар, КГАУ, 2010 г.,346 с., гриф Мин. с/хоз РФ.

3. Губанова Н.Я., Третьякова О.И. Сборник задач по физической и коллоидной химии.

Краснодар, КГАУ, 2004 г., гриф Мин. с/хоз РФ.

4. Губанова Н.Я., Третьякова О.И.(под ред. Доценко С.П.). Тесты-задания для контроля самостоятельной работы студентов по курсу физической и коллоидной химии. Краснодар, б) дополнительная литература:

5. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. шк. 1983.- 408 с.

6. Белик В.В., Киенская К.И «Физическая и коллоидная химия». М: Академия.-2007.- 7. Кругляков П.М., Хаскова Т.Н. «Физическая и коллоидная химия». М.: Высш. Школа.с.

8. Орлов Д.С. Химия почв: Учебник/Д.С.Орлов, Л.К.Садовникова, Н.И.Суханова.- М.:

Высш. Шк., 2005.-508 с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

9. Мультимедийный курс лекций по физической и коллоидной химии, 10. Электронный учебник по физической и коллоидной химии.

5 Материально-техническое обеспечение дисциплины Учебные лаборатории по физической и коллоидной химии - 2 лаб.

17. Набор для определения обменных ионов водорода - 19. Оборудование для получения и изучения свойств 20. Ионселективные электроды для

УТВЕРЖДАЮ

СОГЛАСОВАНО

растворения веществ" а) "Изучение кинетики реакции инверсии сахарозы", б) " Влияние концентрации на скорость процесса инверсии сахарозы ";

в) "Влияние температуры на скорость процесса гидролиза сахарозы";

г) " Изучение кинетики реакции фуксинсернистой кислоты с формальдегидом";

д) " Изучение кинетики реакции образования железороданидного комплекса" е) "Определение константы скорости реакции взаимодействия трихлорида железа с иодидом калия" а) "Определение содержания ионов в растворе фотоко-лориметрическим методом";

б)"Определение максимальной абсорбции света ионами Си+2 и Fe+ Лабораторная работа:

а)"Исследования систем методом криоскопии" б)" Исследование систем кондуктометрическим методом" в) "Определение концентрации ионов методом кондуктометрического титрования" г) "Потенциометрическое определение рН и буферной емкости почвенных растворов";

д)"Потенциометрическое определение свойств буферных растворов" ;

е) "Потенциометрическое определение рНи расчет активности водородных ионов в буферных растворах" ПАВ на жидкой поверхности", б) "Определение поверхностного натяжения растворов спиртов методом в) "Определение величины адсорбции уксусной или молочной кислоты на активированном угле", г)" Определение обменных катионов Н+ в системе почва –раствор, д) "Определение содержания ионов в пробе питьевой или технической воде в методом диспергирования и конденсации б) Коагуляция коллоидных систем электролитами и взаимная ;

в) Проверка защитного действия ВМС ;

г) Нахождение ИЭТ желатина по набуханию и дегидратации 4 Программа самостоятельной работы студентов темы лекции изучаемой дисциплины)

РАЗРАБОТАНО

СОГЛАСОВАНО

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ

КОМПЛЕКС

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

1 ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров (магистров) утвержденного 22. 12.2009 г. регистрационный номер № 2 Примерной программы учебной дисциплины Физическая и коллоидная химия утвержденной Ученым советом факультетов агрохимии и почвоведения, Протокол от 25.04.2013 г. № 3 Рабочего учебного плана, утвержденного ученым советом университета, Разработчики:

Ведущий преподаватель:

Доценко С.П., д.х.н., профессор Преподаватели:

Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры Органической, Заведующий кафедрой Доценко С.П., д.х.н., профессор Рабочая программа рассмотрена и согласована на заседании методической комиссии факультета агрохимии и агропочвоведения Председатель методической комиссии Терпелец В.И., д.с/х.н., профессор 1. Сельхозфитопатология Фитопатологии, Зав. кафедрой, д.с-х.н., 2. Общая фитопатология энтомологии и защиты Зазимко М.И.

3.Химические средства растений защиты растений 4.Интегральная защита растений Физиология Физиологии и Зав. кафедрой, д.б.н., и биохимия растений биохимии Федулов Ю.П.

1. Цели и задачи дисциплины Целями освоения дисциплины (модуля) «Физическая и коллоидная химия»_ являются базовые фундаментальные знания, с помощью которых студент может провести количественный и качественный анализ любого физико-химического процесса, изучаемого в последующих специальных курсах, понимать основные закономерности, которые образуют основу теории технологических процессов в агропромышленном секторе, приобрести опыт практических расчетов, необходимых для решения производственных задач в области агрохимии.

Основной целью освоения дисциплины «Физическая и коллоидная химия» является формирование профессиональных компетенций обучающегося, необходимых для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности после окончания учебного заведения.

Дисциплина «Физическая и коллоидная химия» включена в обязательный перечень ФГОС ВПО, в цикл естественнонаучных дисциплин базовой части по химии.

Дисциплина «Физическая и коллоидная химия» базируется на следующих дисциплинах: неорганическая химия, органическая химия, аналитическая химия, математика, физика, информатика.

Студенты должны знать строение и свойства неорганических и органических веществ, владеть способами их идентификации. Должны уметь использовать математические приемы анализа уравнений, построения графиков, решения систем уравнений. Студенты должны уметь пользоваться компьютером, в достаточном для пользователя ПК объме. Успешное освоение дисциплины «Физическая и коллоидная химия» позволяет перейти к изучению дисциплин: безопасность жизнедеятельности, биохимии растений, фармацевтической химии, агрохимии, химии почв, средств защиты растений, химической экологии, прикладной экологии, технологии производственных процессов переработки сырья растительного и животного происхождения в цикле профессиональном ООП и вариативной части специальных дисциплин.

Особенностью дисциплины является общенаучный подход к самым различным явлениям и производственным процессам.

При изучении данной дисциплины предусматриваются следующие формы учебного процесса: лекции, лабораторные занятия, самостоятельная внеаудиторная работа. В качестве метода проверки знаний практикуется интерактивный опрос студентов, компьютерное тестирование, решение задач, написание рефератов по предложенным темам.

2 Требования к формируемым компетенциям Процесс изучения дисциплины «Физическая и коллоидная химия» направлен на формирование следующих компетенций:

а) общекультурных:

- (ОК-8) – осознанием социальной значимости своей будущей профессии, обладанием высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности, - (ОК-11) – способностью представлять современную картину мира на основе естественнонаучных, математических знаний, ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры.

б) профессиональных:

- (ПК – 1) – способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

- (ПК - 7) - готовностью проводить физический, физико-химический и микробиологический анализ почв, химический анализ растений, удобрений и мелиорантов в соответствии с современными методиками.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать - основные законы физической и коллоидной химии, а также способы их применения для решения теоретических и прикладных задач агропромышленного производства (ПК -1, ПК -7);

- основы химической термодинамики и ее законы;

- основные особенности термохимии;

- реакции, идущие с выделением и поглощением тепловой энергии (теплоты);

- основы кинетики химических реакций;

- закономерности смещения равновесия;

- основы фотохимических процессов.

- основные законы и свойства растворов;

- основные законы электрохимии;

- поверхностные явления и явления на границе раздела фаз;

- сорбционные процессы: адсорбцию, абсорбцию и десорбцию;

- дисперсные системы и коллоидные растворы;

- физико-химические методы исследования почв..

- правила пожарной безопасности и безопасной работы в химической лаборатории при работе с химическими веществами (ПК -7).

- взаимосвязь основных законов физической и коллоидной химии с природными и социальными явлениями (ОК-8, ОК- 11).

- об управлении агроэкологическими рисками на основе основных законов физической и коллоидной химии (ОК-8, ОК-11).

Уметь - производить термохимические расчеты;

- определять термодинамические характеристики, - использовать основные понятия, законы и модели химической термодинамики, химической кинетики, фотохимии, - анализировать равновесия в растворах;

- исследовать различные свойств многокомпонентных систем;

- определять физические, физико-химических и химические характеристики растворов, - готовить дисперсные системы и коллоидные растворы;

- определять свойства дисперсных систем и колодных растворы;

- определять устойчивость и разрушение дисперсных систем и коллоидных растворов;

- проводить коагуляцию коллоидных растворов.

- прогнозировать природные и социальные явления, проводя аналогию с основными закономерностями физической и коллоидной химии (ОК-8, ОК-11).

Владеть - основными химическими и физико-химическими расчетами термохимических процессов; процессов кинетики химических реакций - методами математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования, - основными расчетами процессов кинетики химических реакций - методами математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования, - способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающую в ходе профессиональной деятельности;

- методами моделирования физических, химических, физико-химических процессов.

- способами получения и исследования свойств дисперсных систем и коллоидных растворов, существующих в почвах различного типа.

Иметь представление:

о роли основ физической и коллоидной химии в научно – исследовательской и производственной деятельности, в социальной жизни выпускников ВУЗа - бакалавров по данному направлению для принятия научно – обоснованных решений.

3 Содержание дисциплины № темы лекции Предмет физической и коллоидной химии. Значение физической и коллоидной химии в биологической и сельскохозяйственной науках.

Состояния вещества: газообразное, жидкое, твердое, плазма.

Химическая термодинамика. Система и внешняя среда. Энергия, работа и теплота. Функции состояния.

Первое начало термодинамики и его приложение к химическим процессам.

Тепловой эффект реакции. Энтальпия. Закон Г. И. Гесса и следствия из него.

термодинамики. Свободная энергия при постоянном давлении (энергия Гиббса). Полезная работа (энергия Гельмгольца). Свободная энергия и направление химических реакций.

Равновесное состояние. Влияние внешних условий на равновесие, принцип Ле-Шателье. Закон действующих масс. Константа химического равновесия и связь ее с изменением свободной энергии.

Скорость химических реакций в газах и растворах. Средняя и мгновенная скорость химических реакций. Константа скорости химической реакции.

Влияние концентрации на скорость реакций. Порядок и молекулярность реакций. Элементарные моно-, би- и тримолекулярные реакции.

Определение порядка реакции. Количественные соотношения между скоростью реакции и концентрацией реагентов..

Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса. Энергия активации. Определение энергии активации.

Катализ. Основные принципы катализа Фотохимические, темновые и радиационно-химические реакции. Законы Гротгуса-Дрепера и Ламберта-Бера. Возбуждение, ионизация и диссоциация молекул при взаимодействии света с веществом. Синтез органического вещества растениями под воздействием хлорофилла как сенсибилизатора Определение понятия «раствор». Способы выражения состава растворов.

Разбавленные растворы. Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором. Температура замерзания разбавленных растворов. Криоскопия. Законы Рауля.

№ темы лекции Температура кипения разбавленных растворов. Эбулиоскопия. Осмос.

Осмотическое давление разбавленных растворов. Закон Вант-Гоффа.

Биологические процессы и осмос.

Возникновение ионов в растворах. Процессы сольватации (гидратации).

Слабые и сильные электролиты. Теория Аррениуса.

Количественное определение кислотности водных растворов. Понятие рН, рОН и рК растворов. Буферные системы, их состав и механизм буферного действия. Расчет рН буферных систем. Буферная емкость, влияние на нее различных факторов. Природные буферные системы. Биологическое значение Удельная электропроводность; зависимость от разбавления. Эквивалентная электропроводность; Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении. Применение закона действующих масс к слабым электролитам.

Закон разбавления Оствальда. Скорости движения ионов. Закон независимости движения ионов (закон Кольрауша). Подвижность ионов.

Гальванические элементы. Электродные потенциалы и ЭДС гальванических элементов. Уравнение Нернста. Нормальный (стандартный) потенциал.

Водородный электрод. Электроды индикаторные (измерительные) и вспомогательные (сравнения). Окислительно-восстановительные электроды и Окислительно-восстановительный потенциал почв, его измерение.

Потенциометрический метод измерений рН. Стеклянный электрод с водородной функцией.

Адсорбция. Физическая и химическая адсорбции. Адсорбция на поверхности раздела твердое тело-газ. Теория адсорбции. Адсорбция на границе раздела твердое тело-раствор.

Поверхностно- активные и поверхностно- неактивные вещества. Ориентация дифильных молекул на поверхности адсорбента. Адсорбция электролитов.

Обменная адсорбция. Адсорбция на границе раздела раствор-газ.

Поверхностное натяжение и смачивание.

Характеристика дисперсной фазы и дисперсной среды. Природа коллоидных систем. Гетерогенные высокодисперсные системы и высокомолекулярные соединения. Конденсационный метод получения коллоидных растворов.

Дисперсионный метод получения коллоидных растворов.

Двойной электрический слой. Структура двойного слоя. Строение мицеллы золя. Электрокинетические явления. Электрофорез и электроосмос. Заряд поверхности частиц. Высокодисперсные почвы.

Броуновское движение, диффузия. Седиментационно-диффузионное равновесие. Оптические свойства коллоидных систем.

Кинетическая и агрегативная устойчивость. Факторы устойчивости.

Коагуляция. Правило значности и валентности (Шульце-Гарди). Коагуляция и электрокинетический потенциал.

Теория коагуляции электролитами. Защитное действие молекулярных адсорбирующих слоев. Роль процессов коагуляции в образовании почв.

Общие характеристики растворов ВМС. Сходство и различия ВМС с лиофобными коллоидными системами и истинными растворами.

№ темы Электрические, молекулярно-кинетические и оптические свойства растворов Суспензии, их свойства, методы получения и стабилизации. Эмульсии. Пены.

Дымы и туманы (аэрозоли). Процессы структурообразования и растворах ВМС. Получение студней и гелей. Застудневание. Синерезис. Коллоидные поверхностно-активные системы. Белковые, белково-коллоидные и другие мембраны и их роль в живом организме. Тиксотропия.

3.2 Практические (семинарские) занятия № темы Техника безопасности в лабораториях физической и коллоидной химии.

Особенности оформления и выполнения лабораторных работ. Примеры 1. Химическая термодинамика,термохимия.

1,2,3 Лабораторная работа: "Определения теплового эффекта растворения 2. Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие а) "Изучение кинетики реакции инверсии сахарозы", б) " Влияние концентрации на скорость процесса инверсии сахарозы ";

в) "Влияние температуры на скорость процесса гидролиза сахарозы";

4, г) " Изучение кинетики реакции фуксинсернистой кислоты с д) " Изучение кинетики реакции образования железороданидного комплекса" е) "Определение константы скорости реакции взаимодействия трихлорида 3. Фотохимия. Фотометрические методы анализа.

№ темы лекции а) "Определение содержания ионов в растворе фотоко-лориметрическим б)"Определение максимальной абсорбции света ионами Си+2 и Fe+ 4. Свойства растворов неэлектролитов, электролитов, буферных растворов.

Лабораторная работа:

а)"Исследования систем методом криоскопии" б)" Исследование систем кондуктометрическим методом" в) "Определение концентрации ионов методом кондуктометрического 7- г) "Потенциометрическое определение рН и буферной емкости почвенных д)"Потенциометрическое определение свойств буферных растворов" (зад.7);

е) "Потенциометрическое определение рН и расчет активности водородных ионов в буферных растворах" 5. Поверхностные явления. Адсорбция Лабораторная работа:

а)"Определение величины адсорбции ПАВ на жидкой поверхности", б) "Определение поверхностного натяжения растворов спиртов методом 12- в) "Определение величины адсорбции уксусной или молочной кислоты на активированном угле", г)" Определение обменных катионов Н+ в системе почва –раствор, д) "Определение содержания ионов в пробе питьевой или технической воде в 6. Коллоидные системы и растворы ВМС 15- Лабораторная работа:

№ темы лекции а)Получение коллоидных растворов методом диспергирования и конденсации б) Коагуляция коллоидных систем электролитами и взаимная ( оп.5-6 );

в) Проверка защитного действия ВМС ( оп.8);

г) Нахождение ИЭТ желатина по набуханию и дегидратации (оп.9,10) Рассмотрение вопросов самостоятельной подготовки студентов. Проверка 3.4 Программа самостоятельной работы студентов № темы лекции Самостоятельное изучение отдельных тем (вопросов)(1, с.6-60), (2, с.10-78) Раздел Самостоятельное изучение отдельных тем (вопросов)(1, с.61-122), (2, с.79-158) Раздел Самостоятельное изучение отдельных тем Подготовка рефератов по индивидуальным 8- конференции (1, с.123-231), (2, с.160-288) Самостоятельное изучение отдельных тем Подготовка рефератов по индивидуальным 11- Раздел 4 Подготовка докладов на семинары и Выступление на конференции Выполнение студенческой научной работы (по тематике изучаемой дисциплины) (1, лекции 2. Шкала радуги. Оптические явления в атмосфере 3. Биологические катализаторы. Применение в биотехнологии.

4. Биокатализаторы для химии и для живого 5. Буферность почв и е значение 6. Коллоидно-химические свойства протоплазмы.

7. Почвенные коллоиды. Их особенности и свойства 8. Растворы белков - живые коллоидные системы. ИЭТ и е определение 9.Высокомолекулярные соединения. Особенности строения и свойства 10. Высокомолекулярные соединения. Применение в сельском хозяйстве.

11.Аэрозоли в быту и технике.

12.Тяжелые металлы, антагонизм с макро- и микроэлементами.

13. Влияние температуры на скорость биологических процессов.

14.Термодинамика живого: взгляд нашего современника.

15. Второе начала термодинамики и биологические системы.

16. Блуждание по термодинамике или откуда живой организм черпает энергию?

1- 17. Ионное равновесие в биологических системах.

18. Минеральное питание растений. Синергизм, антагонизм и аддитивность 19. Ионы Са2 + и полупроницаемые мембраны.

20. Фотохимические смоги, их влияние на процессы в атмосфере.

21. Природные гео- и биорастворы и морозоустойчивость живого.

22. Роль концентрации водородных ионов в биологических процессах.

23. Буферные системы в почвах и их значение.

24. Окислительно-восстановительные реакции и потенциалы в почвах.

25. Физиологическое действие ионов, ионный антагонизм.

26. Диффузионный и мембранный потенциалы, их биологическое значение.

27. Ионоселективные электроды и их применение для исследования биологических объектов.

28. ВМС, особенности их строения и свойства.

29. Изоэлектрическое фокусирование белков.

30. Шоковые белки, их состав и функции в биологических системах.

1.Атмосфера Земли как коллоидно-дисперсная система.

2. Природные гели, их образование, строение и свойства.

3. Оптические свойства природных коллоидных систем.

4. Органические и минеральные почвенные коллоиды, их значение в почве.

5. Процессы набухания и ВМС и их значение.

6.Свободная и связанная вода в коллоидах. Устойчивость биологических 1- 7. Адсорбция и биологические процессы.

8. Хроматография, виды и область применения.

9. Кондуктометрическое титрование, область применения.

10. Электрохимические явления. Коррозия металлов и методы борьбы с ней.

11.Полярографический анализ, сущность и область применения.

12. Биологическое значение буферных систем.

13. Синерезис обратимый и необратимый. Его проявление в технологических 14. Применение адсорбции для очистки смесей.

15. Индикаторы и их применение.

16. Активная и общая кислотность растворов, их значение.

17. Ферменты как катализаторы.

18. Применение методов измерения электрической проводимости в технологических процессах и в агрономии.

19. Методы криоскопии и эбуллиоскопии для изучения свойств растворов.

20. Природные растворы, их характеристики и способы изучения.

Перечень теоретических вопросов по самостоятельной работе студентов:

Понятие о законе сохранения энергии.

Значение закона Гесса для лабораторной практики 3. Применение понятий термодинамики в биологии и агрономии 1.Скорости почвенных химических реакций 2.Определение скорости реакций.

3.Уравнение Аррениуса и его анализ Химические равновесия в почвенных растворах Фотометрические методы анализа в исследовании почв.

1.Роль ионов в процессах, протекающих в почве.

2. Применение методов измерения электропроводности в агрономии;

3. Буферные свойства почвенных растворов 1- 1. ОВ цепи биологических процессов.

2. Типы электродов и гальванических элементов. ОВ потенциалы почв.

1. Виды адсорбции. Понятие о ПАВ и ПИАВ 2. Адсорбционные процессы и явления в почве, растениях, организмах 3. Зависимость величины адсорбции от структуры поверхности 1. Методы получения коллоидных систем, природные коллоиды 2. Коагуляция, физические, молекулярно-кинетические, оптические и электрические свойства коллоидных систем.

1. Изоэлектрическая точка белков и ее определение.

2. Образование растворов белков, набухание 3.5 Примерные темы курсовых работ (проектов) 3.6 Фонд оценочных средств 1. Губанова Н.Я., Третьякова О.И. Сборник задач по физической и коллоидной химии.

Краснодар, КГАУ, 2004 г., гриф Мин. с/хоз РФ.

2. Губанова Н.Я., Третьякова О.И.(под ред. Доценко С.П.). Тесты-задания для контроля самостоятельной работы студентов по курсу физической и коллоидной химии. Краснодар, КГАУ, 2006 г.

3. Тесты по физической и коллоидной химии в базе университета.

3.7 Вопросы к экзамену (зачету) Опишите основные методы получения коллоидных растворов. Что такое 23.

пептизация? Какие вещества являются пептизаторами почвенных систем? Составьте схему строения мицеллы для минеральной части почвы на примере гидроокиси железа.

Криоскопия. Возможности применения для изучения свойств растворов не 24.

электролитов и электролитов. Определите осмотическое давление при 25 0С для 0,1н растворов КCl и С 6 Н 12 О6, если степень диссоциации КСl равна 0,95.

Рассчитайте значение ЭДС, если внутри клетки млекопитающего рН = 7,0, а в 25.

окружающей жидкости рН = 7,4.

Адсорбция на границе раздела твердое тело – жидкость. Явление смачивания.

26.

Краевой угол и теплота смачивания. Опишите методы определения теплоты смачивания.

Гидрофильные и гидрофобные поверхности.

Закон светопоглощения (Бугера-Ламберта-Бера). Применение фотометрических 27.

методов анализа в агрономии для идентификации веществ и их количественного определения.

Диспергационные методы получения коллоидных систем. Чем можно пептизировать 28.

свежеосажденный Fе (ОН) 3. Покажите схему строения полученной в этом случае частицы.

Защита коллоидных систем от коагуляции, ее количественное выражение. Механизм 29.

и значение коллоидной защиты в природных явлениях.

Электродные потенциалы и ЭДС гальванических элементов. Нормальный 30.

(стандартный) потенциал. Водородный электрод и его электродный потенциал.

Вычислите потенциал водородного электрода, погруженного в раствор с рН = 2.

Через колонку катионита в н+- форме пропустили раствор СuSO4. Составьте 31.

стехиометрическое уравнение процесса сорбции и схему образовавшегося двойного электрического слоя.

Первый закон термодинамики. Процессы при Р,V= const. Энтальпия. Тепловой 32.

эффект реакции. Закон Г.И.Гесса. Вычислите теплоту гидролиза мальтозы при постоянном давлении, если известны теплоты сгорания мальтозы и глюкозы: Н сгор.(мальтозы) = -5610 кДж/моль; Н0 сгор.(глюкозы) = -2801 кДж/моль.

Ионный обмен. Правила ионообменной адсорбции. Уравнение Никольского.

33.

Адсорбционные процессы в почвах и растениях. Расположите перечисленные ниже катионы по возрастанию их адсорбционной активности на кислых почвах (Ca2+, Zn 2+, Fe Как определить значение РН и буферной емкости почвенных систем.?

34.

Фотохимические процессы и факторы, на них влияющие. Законы фотохимии. Закон 35.

фотохимической эквивалентности Эйнштейна.

Электрические свойства коллоидных систем. Покажите на примере золя CaCO3, 36.

стабилизированного K2CO3 образование термодинамического и электрокинетического потенциала, от каких факторов он зависит и как определяется.

Дайте понятие молекулярности и порядка реакции, опишите методы их определения.

37.

Понятие о скорости движения ионов. Закон независимости движения ионов 38.

Кольрауша, закон разбавления Оствальда. Электрофоретический и релаксационный эффекты торможения ионов.

Молекулярно-кинетические, оптические и электрические свойства коллоидных 39.

систем. Законы и уравнения их характеризующие.

Буферные растворы. Механизм их действия при добавлении кислот и щелочей.

40.

Синтез органического вещества растениями под воздействием хлорофилла, как 41.

сенсибилизатора. Значение фотосинтеза и влияние его на жизнедеятельность растений.

Объясните, чем определяется зеленый цвет листьев? Какое монохроматическое излучение наиболее интенсивно вызывает фотосинтез?

Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС), особенность их строения, 42.

термодинамическая и кинетическая устойчивость растворов ВМС и ее нарушения.

Изоэлектрическая точка белков.

Экспериментальное определения осмотического давления 43.

Что такое полупериод реакции? Напишите его выражение для реакции 1 и 44.

порядков, чем они отличаются. Рассчитайте остаточное количество (в %) фосфороорганического пестицида («Дибром») через30 дней, если период полураспада равен 62 дня.

23. Природные буферные системы почв и растений, их роль. Что такое буферность почв, чем она обусловлена (покажите на примере угольной кислоты механизм буферного действия).

24. Характеристики процесса смачивания, его экспериментальное определение и математическое выражение Классификация химических реакций (по молекулярности и порядку). Скорость 61.

гомогенных химических реакций, их кинетические уравнения.

Вычислите константу скорости реакции 1 порядка, если за 4,9 мин. концентрация 62.

уменьшается на 30%.

Растворы высокомолекулярных соединений. Строение макромолекул. Влияние рН 63.

среды на свойства растворов белков. Изоэлектрическая точка белков. Виды кислотности почв, методы и условия их определения.

Оптические свойства коллоидных систем. Явление светорассеивания. Опалесценция 64.

и эффект Фарадея-Тиндаля. Укажите закон и опишите метод исследования коллоидных систем по светорассеванию.

Разбавленные растворы неэлектролитов, их свойства. Законы Рауля и Вант-Гоффа.

65.

Рассчитать осмотическое давление водного раствора неэлектролита при 200С, температура замерзания которого (- 0,1860С).

Спектрофотометрия и е применение при исследовании растворов и биологических 66.

систем.

Первый закон термодинамики. Процессы при постоянном объеме и давлении.

67.

Энтальпия, тепловой эффект реакции. Закон Г.И.Гесса. Вычислите теплоту гидролиза мальтозы при постоянном давлении, если известны теплоты сгорания мальтозы и глюкозы: Н сгор.(мальтозы) = -5610 кДж/моль;

Ионный обмен. Правила ионообменной адсорбции. Адсорбционные процессы в 68.

почвах и растениях. Расположите нижеперечисленные катионы по возрастанию их адсорбционной активности на кислых почвах (Ca2+, Zn 2+, Fe 3+, Na+, Mg 2+, Mn2+, Mn 4+, Опишите методы определения РН и буферной емкости буферных систем.

69.

Равновесие и равновесные процессы в природе. Принцип Ле-Шателье. Укажите, как 70.

необходимо изменить основные параметры процесса, чтобы при синтезе аммиака увеличить его выход. Напишите уравнение константы равновесия для этого процесса.

Виды и факторы устойчивости коллоидных систем. Коагуляция и седиментация, их 71.

характеристики.

Что такое поверхностное натяжение? Опишите методы его определения и 72.

регулирования.

Что такое осмос и осмотическое давление? Закон Вант-Гоффа. Осмотические 73.

явления и процессы в агрономии.

Дайте классификацию дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы, по 74.

отношению дисперсной фазы к дисперсионной среде, по агрегатному состоянию.

Приведите примеры.

Опишите методы определения тепловых эффектов реакции (экспериментальный и 75.

расчетный). Укажите возможности их применения.

Понятие катализа. Гомогенный и гетерогенный катализ. Основы механизма действия 76.

катализаторов.

Электропроводность растворов – удельная и эквивалентная. Понятие подвижности 77.

ионов. Закон независимости движения ионов Кольрауша. Закон разбавления Оствальда.

Процессы структурообразования в дисперсных системах и растворах ВМС:

78.

классификация и физико-химические свойства. Составьте схему перехода геля в золь для обратимых коллоидов, гелей и студней.

Равновесие и равновесные процессы в природе. Принцип Ле-Шателье. Укажите, как 79.

необходимо изменить основные параметры процесса, чтобы при синтезе аммиака увеличить его выход. Напишите уравнение константы равновесия для этого процесса.

Виды и факторы устойчивости коллоидных систем. Коагуляция и седиментация, их 80.

характеристики. Опишите явления синергизма, антагонизма и аддитивности ионов при коагуляции.

Составьте схему и выведите ЭДС концентрационной гальванической цепи.

81.

Что такое энтропия? Как может меняться энтропия изолированной, закрытой, 82.

открытой системы? Укажите, увеличится или уменьшится энтропия в следующих процессах: плавление льда; растворение NaCl в воде (Н2О).

Дайте понятие таким явлениям, как электрофорез и электроосмос? Как связана 83.

величина - потенциала со скоростью электрофореза и электроосмоса?

Дайте понятие о порядке реакции и методах его определения. Рассчитайте константу 84.

скорости реакции гидролиза водного раствора тростникового сахара, если в течение минут прореагирует 40% сахара.

Степень и константа электролитической диссоциации слабых электролитов и методы 85.

их определения. Чему равна константа диссоциации бензойной кислоты, если степень диссоциации в 0,01н растворе 5%?

Условия образования коллоидов. Схема коллоидной части (мицеллы) на примере 86.

BaSO4, стабилизированного BaCl2. Укажите составные части полученного золя.

Приведите примеры коллоидов в природе.

Вычислите количество теплоты, которое выделяется при образовании 106 кг аммиака 87.

в сутки, если Н р-ции = -92,0 Дж.

Молекулярная и ионная адсорбция из растворов на твердых адсорбентах, 88.

особенности и характеристики этих процессов. Рассчитайте адсорбированное количество уксусной кислоты в мг-экв/г, если при адсорбции СН3СООН почвой равновесная концентрация (Ср) равнялась 33,5 ммоль/л, константы уравнения Фрейндлиха К и I/n соответственно равны 9,5 и 0,22.

Буферные системы, их состав и механизм буферного действия на примере ацетатной 89.

буферной системы, состоящей из 10 мл, 0,1м СН3СООН и 10 мл 0,1м СН3СООNa.

Электрометрические методы при исследовании агрономических объектов.

90.

Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа, уравнение 91.

Аррениуса, понятие об энергии активации системы.

Почвенные коллоиды. Приведите примеры строения минеральной почвенной 92.

коллоидной частицы на примере оксида кремния. Дайте понятие базоидов и ацедоидов, покажите на их примере процесс взаимной коагуляции коллоидов.

Опишите методы определения осмотического давления (расчетный и с помощью 93.

осмометра).

Второе начало термодинамики, его математическое выражение. Понятие об 94.

энтропии, свободной энергии и максимальной работе.

Что такое ионный обмен? Опишите закономерности ионного обмена, обменную 95.

кислотность и поглотительную способность почв. Какова роль этих процессов в агрономии? Составьте схему ионного обмена между катионитом КУ-2 в Н+- форме и катионами Na+ из раствора Na Сl.

Дайте характеристику оптических методов при исследовании биологических систем 96.

и укажите возможности их применения.

4 Учебно-методическое обеспечение дисциплины 4.1 Основная, дополнительная и нормативная литература а) основная литература:

1. Заплишный В.Н. Физическая и коллоидная химия. Учебник для с/хоз вузов, Печатный двор Кубани, 2001 г., гриф Мин. с/хоз РФ.

2. Губанова.Н.Я. Третьякова О.И., Доценко С.П. Учебное пособие к лабораторным работам по физической и коллоидной химии. Краснодар, КГАУ, 2010 г.,346 с., гриф Мин. с/хоз РФ.

3. Губанова Н.Я., Третьякова О.И. Сборник задач по физической и коллоидной химии.

Краснодар, КГАУ, 2004 г., гриф Мин. с/хоз РФ.

4. Губанова Н.Я., Третьякова О.И.(под ред. Доценко С.П.). Тесты-задания для контроля самостоятельной работы студентов по курсу физической и коллоидной химии. Краснодар, КГАУ, 2006 г.

б) дополнительная литература:

5. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. шк. 1983.- 408 с.

6. Белик В.В., Киенская К.И «Физическая и коллоидная химия». М: Академия.-2007.- 7. Кругляков П.М., Хаскова Т.Н. «Физическая и коллоидная химия». М.: Высш. Школа.с.

8. Орлов Д.С. Химия почв: Учебник/Д.С.Орлов, Л.К.Садовникова, Н.И.Суханова.- М.:

Высш. Шк., 2005.-508 с.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

9. Мультимедийный курс лекций по физической и коллоидной химии, 10. Электронный учебник по физической и коллоидной химии.

5 Материально-техническое обеспечение дисциплины Учебные лаборатории по физической и коллоидной химии - 2 лаб.

17. Набор для определения обменных ионов водорода - 19. Оборудование для получения и изучения свойств 20. Ионселективные электроды для

УТВЕРЖДАЮ

СОГЛАСОВАНО

растворения веществ" а) "Изучение кинетики реакции инверсии б) " Влияние концентрации на скорость процесса инверсии сахарозы ";

в) "Влияние температуры на скорость процесса гидролиза сахарозы";

г) " Изучение кинетики реакции фуксинсернистой кислоты с формальдегидом";

д) " Изучение кинетики реакции образования железороданидного е) "Определение константы скорости реакции взаимодействия трихлорида а) "Определение содержания ионов в растворе фотоко-лориметрическим методом";

б)"Определение максимальной абсорбции света ионами Си+2 и Fe+ Лабораторная работа:

а)"Исследования систем методом криоскопии" б)" Исследование систем кондуктометрическим методом" в) "Определение концентрации ионов методом кондуктометрического титрования" г) "Потенциометрическое определение рН и буферной емкости почвенных растворов";

д)"Потенциометрическое определение свойств буферных растворов" ;

е) "Потенциометрическое определение рНи расчет активности водородных ионов в буферных растворах" заданий.Промежуточное тестирование тестирование ПАВ на жидкой поверхности", б) "Определение поверхностного натяжения растворов спиртов методом Ребиндера", в) "Определение величины адсорбции уксусной или молочной кислоты на активированном угле", г)" Определение обменных катионов Н+ в системе почва –раствор, д) "Определение содержания ионов в пробе питьевой или технической воде в пересчете на ион ОН-.

методом диспергирования и конденсации б) Коагуляция коллоидных систем электролитами и взаимная ;

в) Проверка защитного действия ВМС ;

г) Нахождение ИЭТ желатина по набуханию и дегидратации 4 Программа самостоятельной работы студентов темы лекции изучаемой дисциплины)

РАЗРАБОТАНО

СОГЛАСОВАНО

РЕЦЕНЗИЯ

результаты обучения представлены формируемыми компетенциями;

образовательные технологии; формы промежуточной аттестации;

содержание дисциплины и учебно-тематический план; учебно-методическое, информационное и материально-техническое обеспечение дисциплины.

В рабочей программе дисциплины «Химия экологическая» указаны примеры оценочных средств для контроля уровня сформированности компетенций, критерии оценки текущего и рубежного контроля.

Образовательные технологии обучения характеризуются не только общепринятыми формами (лекции, лабораторно-практические занятия), но и интерактивными формами, такими как просмотр видеофильмов и создание мультимедийных презентаций, участие в студенческих научно-практических конференциях, подготовка рефератов.

Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры органической, физической и коллоидной химии, согласована с методической комиссией факультета агрохимии и агропочвоведения.

Рабочая программа дисциплины «Химия экологическая» соответствует ФГОС ВПО по специальности 110100.62 «Агрохимия и агропочвоведение», типовой программе дисциплины «Химия экологическая» и может быть рекомендована к внедрению в учебный процесс.

Рецензент, зав. кафедрой прикладной экологии,