- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •Мазмұны
- •4.9.2 Жұмыс бағдарламасы
- •Физколлоидты химия
- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •4.9.3 Оқу бағдарламасы
- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •Tycihikteme жазба
- •Пәннің мазмұны
- •I бөлім. Химиялық термодинамикалық негізі және оны химиялың процестерге қолдану
- •II бөлім. Фазалык, тепе-теңдік және электролит емес ерітінділердің ілімі
- •III бөлім.Электрохимия
- •IV бөлім. Химиялық кинетика және катализ
- •Ұсынылатын лабораториялық жұмыстардың
- •Ұсынылған hегізі әдебиеттер:
- •4.9.3 Оқу бағдарламасы
- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •1 Оқытылатын пәннің сипаттамасы
- •Пәннің мақсаты мен міндеттері
- •3 Алдыңғы реквизиттер мен кейінгі реквизиттер
- •Пәннің қысқаша сипаттамасы
- •Пәннің мақсаты мен міндеттері
- •6.Пәннің мазмұны
- •Дәрістік сабақтар тақырыптары
- •Практикалық сабақтар тақырыптары
- •Зертзханалық сабақтар тақырыптары
- •Соөж / моөж тақырыптары
- •Сөж / мөж тақырыптары
- •Негізгі әдебиеттер
- •Қосымша әдебиеттер
- •Баға жайында ақпарат Бағалау критерийі
- •Баллдар щкаласы
- •Студенттердің тәртіп саясаты және процедурасы
- •Студенттің өзіндік жұмыстарын ұйымдастыруға арналған әдістемелік нұсқаулар (оқытушылар таңдауы).
- •10. Ұсынылған әдебиттер:
- •8.1. Негізгі және косымша әдебиеттер:
- •4.1 Курстың тақырыптық жоспары
- •4.2 Пән бойынша тапсырмаларды орындау және тапсыру графигі
- •4.3 Пән бойынша соөж, сөж тапсырмаларды орындау және тапсыру графигі
- •Дәрістік сабақтардың мазмұны
- •4.4. Сөж және сөож сабақтарының мазмұны
- •Негізгі әдебиеттер
- •Қосымша әдебиеттер
- •Глоссарий физколлидты – химия.
- •Химиялық термодинамика
- •Энергияның түрлері
- •Термодинамиканың 1-ші заңы
- •1. Термодинамиканың бірінші бастамасы, анықтамалары, мәні.
- •2. Термодинамиканың 1-ші заңының математикалық сипатталуы.
- •1. Жылу сыйымдылық, сипаттама
- •2. Меншікті және молярлы жылу сыйымдылық түрлері. 3.Нақты жылу сыйымдылық,орташа жылу сыйымдылық
- •2. Меншікті және молярлы жылу сыйымдылық түрлері.
- •3. Нақты жылу сыйымдылық,орташа жылу сыйымдылық
- •Гесс заңдары
- •2. Гесс заңының салдарлары
- •3. Химиялық реакциялардың жылу эффектілерінің температураға тәуелділігі. Кирхгофф теңдеуі.
- •Термодинамиканың екінші бастамасы.
- •1. Өздігінен жүретін және өздігінек жүрмейтін процесстер. .Термодинамиканың екінші заңы:анықтамлары, мәні .Карно циклі
- •2.Қайтымды, қайтымсыз процесстердің жұмысы мен жылуы.
- •Бірінші және екінші занның теңдеулерін біріктіріп жазсақ
- •Темодинамикалық тепе-теңдік
- •1. Тепе - теңдік константасы Ле - Шателье принципі а) қысымның әсері б) температура әсері в) концентрация әсері
- •2. Изотерма, изобара және Вант-Гофф изохораның теңдеулері.
- •3.Клаузиус-Клапейрон теңдеуі. Ле - Шателье принципі
- •Изотерма теңдеуі
- •4. Химиялық потенциал.Парциалды мольдік шамалар.
- •Фазалық тепе-теңдік.
- •1. Фаза, фаза туралы түсінік. Гиббс фазаларының ережесі.
- •2.Біркомпонентті диаграммалар. Судың күй диаграммасы.. Біркомпонентті гетерогенді жүйелер
- •Сурет 1 Судың күй диаграммасы.
- •3. Екі компонентті диаграммалардың негізгі түрлері. Олардың құрастыру принциптері.
- •Ерітінділер. Идеалды ерітінділер.
- •Идеалды ерітінділер. Рауль заңы.
- •Генри заңы.
- •Коновалов заңдары. Коноваловтың 1 заңы.. Коноваловтың екінші заңы.
- •Таралу заңы.
- •Электролит ертінділері. Реалды ерітінділер.
- •1. Электролиттік диссоциация теориясының кемшіліктері
- •2..Күшті электролиттердің теориясы
- •3. Термодинамикалық белсенділік және оның анықтау әдістері.
- •Реалды ерітінділердің термодинамикасы.
- •Химиялық кинетика.
- •1. Негізгі түсініктері мен анықтамалары.
- •2. Статикалық жағдайлардағы қайтымсыз реакциялардың кинетикасы.
- •4. Реакция жылдамдығына температураның әсері. Гофф ережесі.
- •Катализ.
- •1. Катализаторлардың жалпы қасиеті. Катализаторлардың өзіндігі. Оң және теріс катализ.
- •2. Катализаторлардың активтену энергиясына әсері. Негізгі түсініктер.
- •3. Гомогенді катализ (механизм).. Гомогенді катализдегі активациялық қисықтар
- •Гетерогенді процестердің кинетикасы
- •1. Гетерогенді химиялық реакция
- •2. Гетерогенді катализ..
- •3. Гетерогенді катализдің механизмі Дифффузия мен адсорбцияның ролі.
- •Электрохимия.
- •Электродты процестер
- •1. Стандартты потенциал Гальваникалық элементтер.
- •2. Гальваникалық элементтердің термодинамикасы.
- •3. Стандартты потенциал Нернст теңдеуі.
- •4. Электродтардың жіктелуі
- •5. . Химиялық элемент.
- •Электродтық процестердің кинетикасы.
- •1. Электролиз. Электролиз заңдары. Фарадей заңдары.
- •2. Электролиз. Электролиз заңдары. Фарадей заңдары.
- •3. Диффузиялық потенциал, диффузиялық поляризация
- •Бөлшектерінң шамасына қарай
- •Лиофобты зольдердің каогуляциясы мен тұрақтылығы
- •Конденсациялық әдіс арқылы дисперстік жүйелерді алу
- •Химиялық конденсация
- •Дисперстік жүйелерді тазалау
- •Дисперстік жүйелердің оптикалық қасиеттері
- •1.Дисперсік жүйелерде жарықтың шашырауы
- •2.Жарықтың жұтылуы (адсорбциясы)
- •3.Фарадей- Тиндаль эффектісі
- •Дисперстік жүйелердің электрлік қасиеттері. Қос электрлік қабаттың құрылысы Қос электрлік қабаттың пайда болу механизмі
- •Электрокинетикалық құбылыстар
- •Микрогетерогенді жүйелер
- •Фазааралық бөлу беттеріндегі молекулалық әрекеттесулер-беттік құбылыстар Беттік қабаттың термодинамикалық сипаттамалары
- •Когезия мен адгезия. Когезия және адгезия жұмыстары
- •Капиллярлық қысым
- •Капиллярдың бойымен сұйықтың көтерілуі
- •Адсорбция құбұлысы
- •1.Адслрбция, оның түрлері
- •2.Ертінді-газ шекарасындағы адсорбция
- •3. Сұйытылған ерітінділердегі адсорбция
- •Сұйытылған ерітінділердегі адсорбция
- •Шишковский теңдеуі
- •Лэнгмюр теңдеуі
- •4.9.9. Зертханалық жұмыстарды орындау бойынша әдістемелік нұсқаулар мен ұсыныстар
- •2. Тапсырма: Химиялық, реакцияның жылу тиімділігін есептеу.
- •Тапсырманы орындау реті:
- •2. Ерітіндінің парциальдық молярлы жылуын жөне еру энтропиясын анықтау
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Тапсырманы орындау реті:
- •1.4. Химиялық тепе-теңдктіі экспериментады. Зертгеудің пршщипі
- •9. Лабораториялық жұмыс: Үш компонентті (системалар) жүйелер
- •2 Үш құралас бөлікп жүйелердің өзара ерігіштігі
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Жұмыстың барысы:
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Нәтижелер мен есептеулерді теориялық түсіндіру
- •4.9.7 Практикалық (семинарлық) сабақтар жоспары
- •4.9.7 Практикалық (семинарлық) сабақтар жоспары Методикалық нұсқаулар
- •2.8.Курс бойынша емтихан сұрақтары
Бөлшектерінң шамасына қарай
а) Нағыз ерітінді <10-9
б) коллоидты ерітінді 10-7- 10-9
в) жүзгін ерітінді >10-7
суспенция (т/ж) крахмал+суық су, кофе, какос-сусындар, извест,цемент ерітінділері.
Эмульсиялар (ж/ж) сүт, майонез, крем (С6Н6+Н2О)
Көбіктер (г/ж) сабын көбігі, пенза,
Коллоидты ерітінді (золбд) ( Ag, Au, Fe зольд;)
а) гидрозольдер ( Au+су)
б) аэрозольдар (тұман, түтін)
Коллоидты ерітінділердің қасиеттері:
D=10-7-10-9 см;
Микрогетерогенді система жатады, себебі дисперстеу дәрежесі өте үлкен, беті 9
Ауырлық күшінің әсерінен тұнбайды
Қағаз фильтрден өтеді, ал ультра фильтрдің пораларынан өтпейді.
Жай микроскоптан көрінбейді, тек ультромикроскоп, электрондық микроскоппен коуге болады.
бір фазалы, гомогенді. Оған төменгі топ малекулалы қосылытар иондық және малекулалық еместер.
Мысалы: сприт, қант, ерітінділері және тұз, қышқыл, негіз, әлсіз, элементтер. Бұларды гомогенді, бір фазалы шын ерітінді жатады.
Енді жоғарыда айтылғандардан коллоидты химия ғылым түрінде анықтама беруге болады. Коллоидты химия дегеніміз бұл гетерогенді жоғары дисперсті жүйелердің физикалық химия және жоғарғы малекулалық қосылыстар ерітінділері туралы.
Дисперсті системалар зерттеулердің бұрыннан ауданртты. 1751 ж. М.В.Ломоносов өте жұқа дисперсті системаларды алуды зерттейді, яғним шыныға танылған. Ал бөлшектерін яғни түсті шыныларды. 1861 ж. Ағылшын ғалымы Т.Грэм Клей ерітінділеріне ұқсаған заттар кеуек қабатынан өтпейтінін (жануар, өсімдік, тектес мембраналар ) тапты. Бұл оған клегей ұқсас ерітінделерді, ал еріген затты коллоидттар деп атауға негіз ( грек Kolla – клей, eilos – вид), ал фильтрленген шын ерітінділерді кристалдау қабілеті бар ерітінділір кристаллоидтар деп аталды.
Ғылымның әрі дамуы заттарды бұлай бөліну дұрыс емес екенін көрсетті, яғни 1) коллоидтар 2) кристалдар мыс. 1869 ж. Орыс ғалымы Н.Г. Борецов пен П.П. Вейрман (1904) Көптеген заттар жағдайға байланысты коллогидты кристал күйде болатынын байқады. Мысалы: коифорлы спиртке шын ерітінді, ал суда кристал күйінде болатынын, суда Na шын ерітінді ал бензолда коллоидты ерітінді түзеді. Вейрман көптеген коллоидты ерітіндінің бөлшектері кристалды құрылысты, сондықтан өсімдік, жануар, мембраналарынан өте налаар өтеді, бұл бөлшектердің үлкен болуына байланысты болады. Сондықтан сола зат дегеннен, коллоидты күй деген дұрыс.
"Коллоидтық химия" пәнінің зерттейтін нысандарының басты екі белгісі бар: 1) гетерогендігі және 2) дисперстігі. Гетерогендік жүйеде фазааралық бөлу беті бар, яғни жүйе гетерогенді екендігін көрсетеді. Гетерогендік белгісі фазааралық бөлу бетінде өтелмеген күш өрісінің болу шарты болып саналады. Бұл күш өрісі фазааралық керілудің шамасы арқылы сипатталады. Фазааралық керілу азайған сайын екі фазаның өзара әрекеттесуі күшейеді. Беттік керілудің бет ауданына көбейтіндісі беттің еркін энергиясына тең болады:
(1)
мұндағы
- беттік
керілу, Дж/м2;
S
- беттің
ауданы,м2.
Коллоидтық химия фазааралық бөлу беттеріндегі жүретін процестерді зерттейді. Демек, гетерогендік коллоидтық химияның зерттейтін нысандарының маңызды белгісі болып саналады.
Дисперстілігі:
Дисперстік жүйелерді олардың әртүрлі қасиеттеріне қарай жіктеуге болады:
а) Дисперстік жүйелерді олардың құрамындағы дисперстік фаза мен дисперстік ортаның агрегаттық күйлеріне байланысты мынадай топтарға бөлуге болады (1-кесте).
1-кесте
Жанасушы фазалардың агрегаттық күйлеріне байланысты дисперстік жүйелердің жіктелуі
Дисперстік орта |
Дисперстік фаза |
Шартты белгілеу |
Жүйенің аталуы және мысалдар |
Қатты дене |
Газ |
г/қ |
Қуыс (ұнтақ) денелер: ауадағы және газды ортадағы адсорбенттер мен катализаторлар |
Сұйық |
с/қ |
Капиллярлық жүйелер: топырақ, балшық, сұйық ортадағы адсорбенттер. |
|
Қатты дене |
қ/қ |
Қатты гетерогенді жүйелер: минералдар, құймалар, бетондар |
|
Сұйық |
Газ |
г/с |
Газдық эмульсиялар мен көбіктер: флотациялық және сабынды судағы көбіктер. |
Сұйық |
с/с |
Эмульсиялар: табиғи мұнай, сүт, кремдер. |
|
Қатты дене |
қ/с |
Суспензиялар мен зольдер: өндірістік суспензиялар, пульпалар, пасталар. |
|
Газ |
Газ |
г/г |
Коллоидтық жүйелер түзілмейді, фазааралық бөлу беті жоқ. |
Сұйық |
с/г |
Аэрозольдер: тұман, бұлттар. |
|
Қатты дене |
қ/г |
Аэрозольдер: шаң-тозаң, ұнтақтар, түтін. |
ә) Гетерогенділігі
Дисперстік жүйелерді олардың құрамындағы дисперстік фаза бөлшектерінің өлшеміне байланысты жіктеуге болады. Сонда бөлшектерінің өлшеміне қарай барлық дисперстік жүйелерді мынадай топтарға бөлуге болады (2-сурет).
2-кесте
Бөлшектерінің өлшеміне қарай дисперстік жүйелердің жіктелуі
-
№
Дисперстік жүйелер
Бөлшектерінің өлшемі а,м
1
Шын ерітінділер
10-10 – 10-9
2
Ультрамикрогетерогенді жүйелер (зольдер, коллоидтық ерітінділер)
10-9 – 10-7
3
Микрогетерогенді жүйелер (күйе, суда еритін кофе, суспензиялар, эмульсиялар)
10-7 – 10-5
4
Дөрекі дисперсті жүйелер (жаңбыр тамшысы, құм, қиыршық тастар, тары, бидай)
<10-5
б) Дисперстік жүйелерді дисперстік фазаның кинетикалық қасиетіне қарай: 1) байланысқан дисперстік жүйелер және 2) бос дисперстік жүйелер деп екі топқа бөлуге болады. Байланысқан дисперстік жүйелерде дисперстік фаза бөлшектері еркін қозғала алмайды, олар бір-бірімен байланысқан. Мұндай жүйелерге негізінен дисперстік ортасы қатты дене болып келетін жүйелер (минералдар, құймалар, бетондар) жатады. Бос дисперстік жүйелерде дисперстік фаза бөлшектері еркін қозғала алады. Бұған дисперстік ортасы сұйық немесе газ күйіндегі жүйелер (эмульсиялар, суспензиялар, көбіктер) жатады.
в) Термодинамикалық
тұрақтылығына қарай дисперстік жүйелерді
үлкен екі топқа
- лиофилъдік
және
лиофобтық
жүйелерге
бөледі. Лиофилъдік
жүйелер термодинамикалық
тұрақты
жүйелер.
Олар
өз
еркімен түзіледі, түзілу барысында
жүйенің
еркін (Гиббс) энергиясы азаяды, яғни
Мұндай
жүйелерге беттік-активті заттардың
мицеллярлық ерітінділері,
жоғары молекулалық қосылыстардың
ерітінділері және бентонит
сазбалшықтарының
суспензиясы жатады.
Оларға
агрегаттық тұрактылық тән.
Лиофобтық жүйелерге термодинамикалық тұрақсыз дисперстік жүйелер жатады. Мұндай жүйелер ұзақ өмір сүре алмайды. Мұндай жүйелерге эмульсиялар, кейбір суспензиялар, көбіктер жатады. Лиофобтық жүйелерді тұрақтандыру үшін оларға тұрақтандырғыш заттар (беттік-активті заттар, полимерлер) қосады.
11 – дәріс жалғасы.
