- •Физическая и коллоидная химия Учебно-методический комплекс курса
- •Р е ц е н з е н т :
- •Педагогический университет», 2012 Содержание
- •Цели и задачи изучения дисциплины
- •Место дисциплины в структуре ооп:
- •Требования к результатам освоения дисциплины
- •3.1 Принятая структура компетенций
- •3.2. Матрица соотнесения разделов учебной дисциплины и формируемых компетенций
- •4 Объем дисциплины
- •4.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы Форма обучения очная
- •Раздел 1. Введение в физическую химию.
- •Тема 1. Предмет физической химии, история развития, разделы и методы исследования.
- •Раздел 2. Химическая термодинамика
- •Тема 2. Предмет и метод термодинамики, основные понятия.
- •Тема 3. Энергия. Закон сохранения и превращения энергии. Первый закон термодинамики. Энтальпия.
- •Тема 4. Термохимия.
- •Тема 5. Второй закон термодинамики. Энтропия.
- •Тема 6. Характеристические функции.
- •Тема 7. Фазовые переходы.
- •Раздел 3. Равновесия
- •Тема 8. Термодинамика химического равновесия.
- •Тема 9. Фазовые равновесия.
- •Раздел 4. Растворы
- •Тема 10. Растворы неэлектролитов.
- •Тема 11. Растворы электролитов.
- •Раздел 5. Электрохимия
- •Тема 12. Термодинамика электродных процессов.
- •Тема 13. Кинетика электродных процессов.
- •Тема 14. Коррозия.
- •Раздел 6. Химическая кинетика и катализ
- •Тема 15. Химическая кинетика.
- •Тема 16. Катализ.
- •Раздел 7. Поверхностные явления в дисперсных системах.
- •Тема 17. Введение в коллоидную химию.
- •Тема 18. Термодинамика поверхностных явлений.
- •Тема 19. Смачивание и капиллярные явления.
- •Тема 20. Адсорбция поверхностно-активных веществ (пав).
- •Тема 21. Электроповерхностные явления в дисперсных системах.
- •Раздел 8. Получение и свойства дисперсных систем.
- •Тема 22. Получение и свойства дисперсных систем.
- •Тема 23. Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем; методы дисперсионного анализа.
- •Раздел 9. Устойчивость и эволюция дисперсных систем.
- •Тема 24. Агрегативная устойчивость лиофобных дисперсных систем.
- •6.1. Технологии аудиторной работы:
- •6.2. Технологии внеаудиторной работы:
- •7 Структура и содержание самостоятельной работы студентов
- •7.1 Структура и трудоемкость самостоятельной работы студентов
- •Варианты задач и упражнений для самостоятельной работы студентов
- •Раздел 2
- •Химическая термодинамика
- •Раздел 3 равновесия
- •Раздел 4 растворы
- •Раздел 5 электрохимия
- •Раздел 6 Химическая кинетика и катализ
- •Раздел 7 дисперные системы
- •Раздел 8 получение и свойства дисперных систем
- •Раздел 9 «устойчтвость и эволюция дисперсных систем»
- •Индивидуальное домашнее задание Химическая термодинамика и термохимия
- •Химические и фазовые равновесия
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Химическая кинетика и катализ
- •7.3 Тематика рефератов, контрольных работ и методические рекомендации по их выполнению контрольная работа №1 Химическая термодинамика и термохимия
- •Контрольная работа №2 Химические и фазовые равновесия
- •Контрольная работа №3 Растворы
- •Контрольная работа №4 Электрохимия
- •Контрольная работа №5 Химическая кинетика и катализ
- •Контрольные вопросы по теме «Дисперсные системы»
- •Контрольные воды по теме «Получение и свойства дисперсных систем»
- •Контрольные вопросы по теме «Устойчивость и эволюция дисперсных систем»
- •Тематика рефератов
- •8 Учебно-методическое, информационное и материально-техническое обеспечение дисциплины
- •8.1 Основная литература
- •8.2 Дополнительная литература:
- •8.3 Периодические издания
- •9.2 Формы и содержание текущего контроля
- •9.2.1 Формы текущего контроля
- •Формы и содержание текущего контроля знаний
- •Формы текущего контроля знаний
- •Примеры тестовых заданий для текущего контроля
- •Перечень контрольных вопросов для самопроверки студентов Химическая термодинамика
- •Равновесия
- •Растворы
- •Электрохимия
- •Химическая кинетика и катализ
- •9.2.2. Критерии оценки сформированности компетенций
- •9.3 Форма и содержание промежуточной аттестации
- •Перечень вопросов к экзамену
- •Коллоидная химия
- •Методическое издание
Раздел 7 дисперные системы
1. На пакетах молока указано, что содержание жира составляет 3,2%. Определить объем дисперсной фазы в упаковке вместимостью 1 литр и численную концентрацию дисперсной фазы, если диаметр жировых капель равен 85 мкм. Чему равна численная концентрация в расчете на 1 м3.
2. Оцените размер частиц SrSO4, зная, что их растворимость на 3 масс.% больше растворимости крупных кристаллов. Межфазное натяжение при 298 К примите равным 85 мДж/м2, плотность SrSO4 3,96 г/см3.
3.Суспензия кварца содержит сферические частицы, причем 30% объема приходится на частицы, имеющие радиус 10-5 м, а объем остальных частиц – 5 10-5 м. Какова удельная поверхность кварца?
4. Поток света с длиной волны 528 нм, проходя через эмульсию СCl4 в воде толщиной слоя l = 5 см, ослабляется в результате светорассеяния в 2 раза. Рассчитайте радиус частиц дисперсной фазы, если ее объемное содержание Cv= 0,8%, показатель преломления CCl4 n = 1,460, воды n = 1,333. Свет рассеивается в соответствии с уравнением Рэлея и ослабляется по закону Бугера-Ламберта-Бера.
5. Аэрозоль ртути сконденсировался в виде большой капли объемом 3,5 см3. Определите, на сколько уменьшилось поверхностная энергия ртути, если дисперсность аэрозоля составляла 10 мкм-1. Поверхностное натяжение ртути примите равным 0,475 Дж/м2.
6. Золь сернистого бария получен смешением равных объемов растворов Ba(NO3)2 и H2SO4. Написать формулу мицеллы. Одинаковы ли исходные концентрации растворов, если частицы золя перемещаются к аноду?
7. Золь Fe(OH)3 получен методом гидролиза FeCl3. Напишите формулу мицеллы, если считать, что стабилизатором золя является раствор оксихлорида железа.
8. Написать формулу мицеллы AgI, если в качестве стабилизатора взят нитрат серебра. Каков знак заряда коллоидных частиц?
9. Гидрозоль сернистой ртути получен пропусканием H2S через водный раствор оксида ртути. Написать уравнение реакции образования золя и формулу мицеллы, если стабилизатором является H2S. Каков знак заряда коллоидных частиц?
10. Заряд частицы гидрозоля SiO2 возникает в результате диссоциации кремниевой кислоты, образующейся на поверхности коллоидных частиц при взаимодействии поверхностных молекул SiO2 с водой. Написать формулу мицеллы золя.
Раздел 8 получение и свойства дисперных систем
1. Рассчитайте поверхностное натяжение ртути, если в стеклянном капилляре радиусом 0,16х10-3 м столбик ее опустился на 0,012 м ниже уровня ртути в сосуде. Плотность ртути равно 13,6 103 кг/м3. Краевой угол смачивания равен 130.
2. Две вертикальные параллельные пластинки частично погружены в жидкость на расстоянии 1 мм друг от друга. Угол смачивания пластинок равен 30. Поверхностное натяжение жидкости σ = 65 мДж/м2, разность плотностей жидкости и воздуха ρ = 1 г/см3. Рассчитайте избыточное давление в жидкости и силу взаимного притяжения пластинок, если их размер 5 х 5 см.
4. Рассчитайте работу адгезии ртути к стеклу при 293 К, если известен краевой угол смачивания 130. Поверхностное натяжение ртути σ = 475 мДж/м2. Найдите коэффициент растекания f ртути по стеклу.
5. Чтобы стряхнуть ртуть в медицинском термометре, нужно создать ускорение 10g. Рассчитайте диаметр перетяжки в капилляре термометра, если поверхностное натяжение ртути 0,475 Дж/м2, длина столбика ртути выше перетяжки на 5 см, плотность ртути 13,54 г/см3.
6. Рассчитайте межфазное натяжение в системе CaF2 – H2O зная, что растворимость частиц фторида кальция диаметром 0,3 мкм превышвет растворимость крупных кристаллов (при 293 К) на 18 масс.%. Плотность CaF2 примите равной 2,5 г/см3.
7. На какую высоту поднимается вода между двумя вертикальными пластинами, частично погруженными в эту жидкость, если расстояние между ними 5х10-4м. Плотность и поверхностное натяжение воды равны соответственно 0,997 г/см3 и 71,96 мДж/м2. Краевой угол смачивания принимается равным 0.
8. Рассчитайте работу адгезии в системе вода-графит, зная, что краевой угол равен 90, а поверхностное натяжение воды составляет 71,96 мДж/м2. Определите коэффициент растекания воды на графите.
9. Вычислите коэффициент растекания и определите, будет ли растекаться нормальный гексан по воде, если работа когезии для гексана 0,0368 Дж/м2, а работа адгезии гексана к воде 0,0401 Дж/м2.
10. Экспериментально получено значение коэффициента растекания гептанола по воде, равное 37 мН/м. Рассчитайте межфазное натяжение натяжении е на границе вода-гептанол, принимая значения поверхностных натяжений оды и гептанола соответственно 71,96 и 26,1 мН/м.