Физикалық және коллоидтық химия пәнін оқытудың әдістемелік нұсқаулары

Оқу-әдістемелік кешен «Физикалық және коллоидтық химия» курсының оқу бағдарламасына сәйкес техникалық ғылымдар мен технологиялар бағыты бойынша оқитын 5В072700 – Азық-түлік тағамдар технологиясы мен 5В072800 – Өндеу өндірістерінің технологиясы мамандықтарының студенттері үшін құрастырылған.

Физикалық және коллоидтық химия курсын ауыл шаруашылық мамандарын дайындауда маңызы зор. Бұл курс студенттердің аналитикалық химия, биохимия және тағам химиясы, микробиология, тағам қауіпсіздігі сияқты пәндерді түсіну үшін теориялық негізі болып табылады. Және студенттердің ғылыми көзқарастарының кең болып қалыптасуына үлкен үлес қосады.

Физикалық және коллоидтық химия курсы екі пәннен құралған: физикалық химия және коллоидтық химия. Физикалық химия зат құрылысының заңдылығын, химиялық жүйедегі тепе-теңдікті, тепе-теңдіктегі бір күйден екіншіге ауысу мүмкіндігін көрсететін заңдылықты және химиялық түрлену процесін зерттейді. Мұндағы екі мәселе, атап айтқанда тепе-теңдікте тұрған күй мен осы күйден екіншіге ауысу кезіндегі жалпы заңдылықты зерттеу, физикалық химияның негізгі тарауы болып саналады.

Физикалық химия бірнеше тарауға бөлінеді. Зат құрылысы – атомдар мен молекулалар арасындағы ішкі құрылыс пен олардың өзара қатынастарын, физикалық және химиялық қасиеттерін зерттейтін тарау. Мұнда молекула геометриясы, молекуланың ішкі қозғалысы мен оған әсер етуші күш табиғаты және сол сияқты молекулалар арасында күштер зерттеледі. 

Химиялық термодинамика – әр түрлі жағдайлардағы физикалық және химиялық өзгерістердің жылу балансын есептеп, өзгерістердің бағыты мен мүмкіндігін анықтайтын бөлім. Химиялық термодинамиканың көмегімен физикалық және химиялық тепе-теңдіктің негізгі заңдылығы анықталып, температура, қысым, концентрация сияқты өлшемдердің бірі не бірнешеуі өзгергендегі тепе-теңдік заңдылығының құбылысы, түрленуі, қалайша алмасатыны зерттеледі. 

Ерітінді бөлімінде еріткіш пен еритін заттардың табиғаты, олардың қүрылысы қарастырылады, еру кезінде болатын өзгерістер мен ондағы химиялық реакциялардың ерекшелігі көрсетіледі. 

Электрохимия – материяның электрлік және химиялық түрдегі қозғалысының бір түрден екінші түрге өту заңдылығың, құрылысы мен электролиттік ерітінділердің қасиеттерін, электролиз, процестерін, электрохимиялық элемент жұмыстарын, металдардың электрохимиялық тотығуын (коррозиясын), заттарды электр көмегімен алу әдістерін зерттейді. 

Химиялық кинетика мен катализ  бөлімінде химиялық реакциялардың жылдамдығы мен олардың молекулалык механизміне арналған жалпы мәселелер, гетерогенді процестер мен олардың жылдамдығына температура, қысым, еріткіш, катализаторлардың әсерлері қарастырылады.

Коллоидтық химия диспертік жүйелер мен беттік құбылыстарды зерттейтін ғылым. Қасиеттері бойынша дисперстік жүйелерге жоғары молекулалық қосыластырдың ерітінділері де жақын болады, сондықтан оларды коллоидтық химия курсында қарастырады. Молекулалық және иондық ерітінділер табиғат пен техникадағы коллоидты ерітінділерден гөрі әлдеқайда сирек кездесетін құбылыс. Сондықтан да өзімізді коршаған табиғи әлеміндегі кездесетін сан алуан құбылыстардың физика-химиялық процесін түсіну арқылы табиғаттың барынша жалпылама және нақтылы заңдылығын табуда, коллоидты химияның да заңдылықтарының орны ерекше.

Тамақ өнеркәсібінде кездесетін көптеген технологиялық процестер коллоидтық процестер. Мысалы, нан өндірісіндегі қамырды илеп, оны даярлау кездегі ісіну процесі және нан пісіру кезіндегі ұю мен коагуляция сияқты процестердің бәрі де коллоидты жүйедегі құбылыстар. Сол сияқты маргарин, шырын, майонез сияқтыларды әзірлеу ісі – эмульгирлеу процесіне сүйенеді. Сондай-ақ сүт өндірісіндегі айран, сүзбе, құрт, ірімшік, май, қаймақ сияқтыларды алудың өзі тікелей коагуляция және ісінуге кері құбылыс синерезис сияқтыларға негізделеді. Кондитер саласындағы көптеген кремдер мен сан алуан конфеттерді, зефирлерді әзірлеу де коллоидты процестер арқылы жүзеге асады. Тағам даярлаудағы пісіру, тұздау сияқты құбылыстардың бәрі коагуляция немесе ақуыздың ыдырауы секілді процестер арқылы жүреді.

Суды ластайтын заттар аса ірі, дисперсті, коллоидты және молекулалы бөлшектер болып төртке бөлінеді. Олардың арасындағы біріншісі, яғни аса ірілері тұну процесі кезінде бөлінсе, қалған үшеуі де коллоидты химиядағы ұю, коагуляция, диффузия, сүзу сияқты процестер көмегімен тазаланады.

Коллодтық химия курсы да бірнеше бөлімінен тұрады: 1) беттік құбылыстар мен сорбция процестері, 2) дисперстік жүйелер мен коллоидтық ерітінділер, 3) жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділері, 4) ірі дисперсті (микрогетерогенді) жүйелердің алуан түрлері.

Студеттердің негізгі жұмыс істеу формасы – әдебиетпен өздік жұмысы. Пәнді оқып бастағанда студент силлабуспен танысады. Әрі қарай студент силлабуста көрсетілген әдебиет бойынша және әдістемелік нұсқаулар көмегімен жеке бөлімдерді терең оқуы керек. Оқу барысында негізгі заңдар мен заңдылықтардың анықтамаларын, пәннің түсінтемелерін, теңдеулердің қорытындыларын міндетті түрде конспектілеп және кейбір тәуелділіктерді графиктер арқылы көрсетіп отыру керек.

Студент әр тақырыпты оқып бітірген соң, өзін бақылау үшін оқу-әдістемелік кешенде көрсетілген теориялық сұрақтарға жауап беру және типтік есептерді шығару қажет. Тек содан соң, ол зертханалық жұмыстың орындауына кірісуіне болады. Өзін бақылауға арналған сұрақтар аралық және қорытынды (емтихандық) тесттердің негізін құрайды. Егер кейбір сұрақтар мен есептер қиындықтарды туғызатын болса, студент СОӨЖ сабағында оқытушыдан (ауызша немесе жазбаша түрде) кеңес алуы мүмкін.