
- •Учебно-методический комплекс
- •240700 Биотехнология
- •Содержание
- •1. Рабочая программа
- •240700 Биотехнология
- •2. Место дисциплины в структуре ооп впо
- •3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
- •4. Структкра и содержание дисциплины
- •Образовательные технологии.
- •Оценочные средства.
- •Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
- •8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
- •Тематический план лекций, лабораторных занятий и самостоятельной работы
- •Физическая химия
- •240700 Биотехнология
- •Форма контроля: опрос, задачи, тестирование, экзамен
- •3. Курс лекций
- •Ф изическая химия
- •Процесс самопроизвольного перехода (диффузии) растворителя через проницаемую перегородку из той части системы, где концентрация растворенного вещества ниже, в другую, где она выше, называется осмосом.
- •Законы Рауля и следствия из них
- •Повышение температуры кипения и понижение температуры кристаллизации раствора. Эбуллиоскопия и криоскопия.
- •Электролиз
- •Примеры написания уравнений реакций электролиза.
- •Энергия изолированной системы постоянна.
- •Вечный двигатель первого рода невозможен.
- •Энергия не исчезает бесследно и не возникает из ничего, а лишь эквивалентно переходит из одного вида в другой.
- •Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции.
- •Влияние температуры на скорость реакции.
- •Кинетическая классификация химических процессов.
- •Катализ. Ферментативный катализ.
- •Смещение химического равновесия.
- •4. Методические указания по выполнению лабораторных работ
- •Методическое руководство к лабораторным занятиям по физической и коллоидной химии
- •Введение
- •1. Рекомендации по выполнению и оформлению лабораторных работ
- •2. Правила построения графиков
- •Лабораторный практикум Контрольные вопросы по теме: «Термодинамика».
- •Лабораторная работа № 1 Тема: «Определение тепловых эффектов химических процессов»
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Лабораторная работа № 2 Тема: «Определение теплоты нейтрализации»
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Коллигативные свойства растворов».
- •Лабораторная работа № 3 Тема: Определение молекулярной массы неэлектролита криоскопическим методом.
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Приготовление раствора неэлектролита (один на группу).
- •2. Определение температуры замерзания растворителя
- •3. Определение температуры замерзания раствора
- •4. Определение относительной ошибки измерения.
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Лабораторная работа № 4 Тема: «Определение степени диссоциации растворенного вещества и осмотического давления раствора криоскопическим методом»
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Экспериментальная часть Опыт 1. Приготовление буферных растворов
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •1. Приближенное определение рН с помощью универсального индикатора.
- •2. Точное определение рН
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Электрохимические процессы».
- •Лабораторная работа № 7
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •3. Работа с универсальным иономером эв – 74
- •Примеры решения задач
- •0,01 Моль 0,1 моль
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Кинетика».
- •Лабораторная работа № 8 Тема: Кинетика каталитического разложения пероксида водорода (гетерогенный катализ).
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Экспериментальная часть.
- •Примеры решения задач.
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Контрольные вопросы по теме: «Скорость химических реакций».
- •Экспериментальная часть
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Экспериментальная часть.
- •Контрольные вопросы по теме: «Адсорбция»
- •Лабораторная работа № 12 Тема: Адсорбция уксусной кислоты почвой
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Экспериментальная часть.
- •Контрольные вопросы по теме: «Коллоидные растворы».
- •Лабораторная работа № 14 Тема: Получение коллоидных растворов
- •Теоретическая часть
- •Способы получения коллоидных растворов.
- •Структура коллоидных систем.
- •I слой iIслой
- •Экспериментальная часть Разновидности конденсационного метода получения золей.
- •1. Смена растворителя. Получение гидрозоля серы или канифоли
- •2. Реакция гидролиза. Получение золя гидроксида железа (III).
- •3. Реакция двойного обмена. Получение золя иодида серебра.
- •4. Получение золя мыла
- •5. Взаимодействие положительно и отрицательно заряженных золей
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольные вопросы по теме: «Свойства дисперсных систем».
- •Лабораторная работа №15 Тема: Коагуляция золей. Свойства растворов высокомолекулярных соединений
- •Теоретическая часть.
- •Свойства коллоидных систем
- •Экспериментальная часть
- •2. Определение защитного числа желатины
- •3. Определение изоэлектрической точки желатина
- •4. Пептизация осадков белков
- •5. Определение знака заряда коллоидных частиц методом капиллярного анализа.
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольные вопросы по теме: «Свойства растворов вмс».
- •Лабораторная работа № 16 Тема: Экспериментальное изучение коллоидных свойств высокомолекулярных соединений
- •Теоретическая часть.
- •Экспериментальная часть
- •1. Определение изоэлектрической точки белка
- •2. Изучение кинетики набухания зерна
- •Условный объем набухающего зерна
- •3. Влияние электролитов на набухание желатина
- •4. Влияние электролитов на желатинирование.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольные вопросы по теме: «Получение микрогетерогенных систем».
- •Лабораторная работа № 17 Тема: Грубодисперсные (микрогетерогенные) системы. Получение эмульсии, суспензий и пен.
- •Теоретическая часть.
- •Литература
- •Список терминов.
- •Приложения
- •Правила пользования таблицами десятичных логарифмов.
- •Вопросы для подготовки
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Коллигативные свойства растворов. Теоретическая часть
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Буферные растворы. Теоретическая часть
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Электрохимия. Электропроводимость растворов электролитов. Теоретическая часть
- •Водородный электрод
- •Каломельный электрод
- •Хингидронный электрод
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •0,01 Моль 0,1 моль
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Химическая кинетика. Скорость химической реакции. Теоретическая часть
- •Вопросы и задачи для самостоятельной подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема: Адсорбция на поверхности растворов. Уравнение Фрейндлиха и Ленгмюра. Адсорбционные явления в почвах, растениях и организмах. Теоретическая часть
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тема: Коллоидные растворы.
- •Способы получения коллоидных растворов.
- •Структура коллоидных систем.
- •I слой iIслой
- •Свойства коллоидных систем
- •Вопросы для подготовки и контроля знаний
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тема: Растворы высокомолекулярных соединений. Теоретическая часть.
- •Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля знаний
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Тема: Микрогетерогенные системы.
- •Вопросы и задачи для самостоятельной подготовки и контроля знаний
- •Список терминов.
- •6. Методические указания по выполнению контрольных работ студентами заочной формы обучения Варианты заданий для контрольных работ
- •Тестовые задания для итогового контроля знаний.
4. Структкра и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 час.
Таблица 1
Виды занятий |
Всего часов |
Семестр |
Общая трудоемкость дисциплины |
216 |
III |
Аудиторные занятия |
108 |
|
Лекции |
54 |
|
Лабораторные работы |
54 |
|
Самостоятельная работа |
108 |
|
Вид итогового контроля |
Экзамен |
№ п.п. |
Раздел дисциплины |
семестр |
Неделя семестра |
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) |
Формы текущегоконтроля успеваемости(по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) |
||
Лекц. |
Л.р |
Сам.р |
|||||
1 |
Основные понятия физической химии |
III |
1 |
2 |
2 |
|
Отчёт по лабор. работе и инд. Зад. |
2 |
Твердое и жидкое состояние вещества |
III |
2 |
4 |
4 |
4 |
М - 0 |
3 |
Коллигативные свойства растворов |
III |
3,4 |
4 |
4 |
4 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
4 |
Электролитическая диссоциация вещств в водном растворе |
III |
4 |
4 |
4 |
4 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
5 |
Слабые и сильные электролиты |
III |
5 |
4 |
4 |
8 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
6 |
Кислотно-основные равновесия в растворах |
III |
6 |
4 |
4 |
8 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
7 |
Электрохимия. Электропроводность растворов электролитов. |
III |
7,8 |
4 |
4 |
8 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
8 |
Электродные процессы. Двойной электрический слой. |
III |
8 |
4 |
4 |
8 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
9 |
Электроды: водородный 1-го и 2 –го рода. |
III |
9,10 |
4 |
4 |
8 |
М – 1
|
10 |
Потенциометрическое определение рН. |
III |
11 |
4 |
4 |
12 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад |
11 |
Основы химической термодинимики |
III |
12,13 |
4 |
4 |
16 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
12 |
Скорость химической реакций. Зависимость скорости химической реакции от концентрации, температуры |
III |
14,15 |
4 |
4 |
12 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
13 |
Фотохимические реакции. Катализ. Его виды. |
III |
16 |
4 |
4 |
8 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. |
14 |
Равновесное состояние. К онстанта химического равновесия. |
III |
17,18 |
4 |
4 |
8 |
Отчёт по лабор. работе и инд. зад. М - 2 |
Всего часов |
|
|
54 |
54 |
108 |
экзамен |
Содержание разделов дисциплины «Физическая химия»
1.Основные понятия физической химии
История развития физической химии. Место физической химии в ряду физических наук. Агрегатное состояние вещества: газ, жидкость, твердое вещество. Краткая характеристика этих состояний. Способность различных веществ при измерении внешних условий переходить из одного состояния в другое. Кристаллическое, аморфное состояния веществ.
2. Энергия работа и теплота как основные характеристики процессов различных типов. Тепловой эффект химической реакции. Энтальпия. Закон Гесса и следствие из него. Понятие энтропии, как энергетической характеристики хаотичности в системе. Энтропия – агрегатные состояния вещества.
3. Диаграмма состояния воды.
4. Растворы. Процессы в растворах. Растворимость веществ в различных растворителях. Растворы насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные. Теплота растворения.
5. Коллигативные свойства растворов. Коллигативные свойства растворов: давление пара растворителя над раствором, кипение и замерзание растворов. Законы Рауля. Криоскопия и эбумеоскопия. Изменение молярной массы вещества с помощью этих методов. Осмос в химических системах. Осмотическое давление растворов. Закон Вант-Гоффа.
6. Применимость законов Вант-Гоффа и Рауля к растворам электролитов. Изотонический коэффициент.
7. Степень электролитической диссоциации, ее зависимость от различных факторов. Взаимосвязь степени электролитической диссоциации и изотонического коэффициента. Слабые электролиты. Константа электролитической диссоциации. Законы разбавления Оствальда.
8. Кажущаяся степень электролитической диссоциации. Теория сильных электролитов Дебая-Хюккеля. Активная концентрация вещества в растворе. Ионная сила раствора. Уравнение Гуггенгейма-Девиса.
9. Измерение электропроводности растворов. Закон Кольрауша. Применение электропроводности для определения степени диссоциации и константы диссоциации. Электропроводность растворов электролитов. Удельная и молярная (эквивалентная) электрическая проводимость. Применение электролитической проводимости для определения влажности, динамики солевого режима почв.
10. Кислотно-основные равновесия в растворах. Ионное произведение воды. Понятие о рН. Значение рН для аналитической практики. Методы определения рН растворов.
11. Буферные системы. Механизм действия буферных систем. Буферность в биологических системах.
12. Электродные процессы. Механизм возникновения электродного потенциала. Гальванический элемент. ЭДС гальванического элемента. Виды гальванических цепей. Водородный электрод, ряд напряжений металлов, исключение из него. Зависимость последовательности местоположения металлов в ряду напряжений от растворителя. Ионоселективные электроды. Электроды 1 рода – медный, цинковый. Электроды 2 рода – хлорсеребряный, каломельный. Стеклянный электрод. Измерение ЭДС. Диффузный и мембранный потенциалы, их биологическое значение.
13.Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование. Потенциометрическое определение рН.
14. Химическая кинетика.
Скорость химической реакции (истинная и средняя). Зависимость скорости от концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс. Константа скорости. Зависимость скорости от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Механизм химической реакции . Активный комплекс. Эндотермические реакции. Понятие об энтальпии активации и энтропии активации. Классификация химических реакций. Порядок и молекулярность реакций. Катализ: гомогенный, гетерогенный, ферментный. Механизм катализа. Промоторы и каталитические яды. Применимость закона действия масс к равновесным процессам. Константа равновесия. Принцип Ле-Шателье. Зависимость скорости химической реакции от концентрации.
15. Фотохимические реакции. Законы фотохимии. Сенсибилизация. Флуоресценция и фосфоресценция. Законы фотохимической активности Эйнштейна. Роль хролофилла и значение фотосинтеза.