- •Составитель ____________________ м.А. Киекпаев
- •Содержание
- •1 Цели и задачи освоения дисциплины
- •2 Место дисциплины в структуре ооп впо
- •3 Требования к результатам освоения содержания дисциплины
- •4 Содержание и структура дисциплины (модуля)
- •4.1 Содержание разделов дисциплины
- •4.2 Структура дисциплины
- •4.3 Лабораторные работы
- •4.4 Практические занятия (семинары)
- •4.5 Курсовой проект (курсовая работа)
- •4.6 Самостоятельное изучение разделов дисциплины
- •5 Образовательные технологии
- •6 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации
- •7 Учебно-методическое обеспечение дисциплины (модуля)
- •7.1 Основная литература
- •7.2 Дополнительная литература
- •7.3 Периодические издания
- •7.4 Интернет-ресурсы
- •7.5 Методические указания к лабораторным занятиям
- •7.6 Методические указания к практическим занятиям
- •7.7 Методические указания к курсовому проектированию и другим видам самостоятельной работы.
- •8 Материально-техническое обеспечение дисциплины
- •Лист согласования рабочей программы
- •Дополнения и изменения в рабочей программе дисциплины на 20__/20__ уч.Г.
3 Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлению подготовки:
а) общекультурных (ОК):
ОК-10: использованием основных положений и методов социальных, гуманитарных и естественных наук при решении социальных и профессиональных задач;
б) профессиональных (ПК):
ПК-1: использованием основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применением методов математического анализа, и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
ПК-2: способностью использовать основные естественнонаучные законы для понимания окружающего мира и явлений природы;
ПК-9: способностью использовать современные информационные технологии, проводить обработку информации с использованием прикладных программ и баз данных для расчета технологических параметров оборудования и мониторинга природных сред;
ПК-21: способностью планировать экспериментальные исследования, получать, обрабатывать и анализировать полученные результаты.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:
основы понятии, термины, законы и их математическое выражение относящиеся к коллоидной химии;
экспериментальные методы определения основных свойств и характеристик дисперсных систем;
логическую связь свойств дисперсных систем с поверхностными явлениями;
уметь:
строить изотерму поверхностного натяжения и адсорбции и графически определять основные поверхностную активность и предельную адсорбцию;
рассчитывать адсорбцию по уравнению Гиббса, Ленгмюра и БЭТ, а так же поперечный размер молекул, длину молекул, порог коагуляции, молекулярно-кинетические характеристики дисперсных систем, угол смачивания и работу адгезии;
объяснять характер различных изотерм поверхностного натяжения и адсорбции;
предсказывать величину молекулярной адсорбции в зависимости от природы адсорбента и растворителя, состава и строения адсорбтива, а так же изменение строения ДЭС и величины дзета-потенциала при действии электролитов, изменение концентрации золя и природы дисперсионной среды;
сравнивать пороги коагуляции разных электролитов;
анализировать потенциальные кривые взаимодействия коллоидных частиц;
составлять формулы мицелл лиофобных золей;
владеть:
навыками химических исследований, необходимыми для освоения теоретических основ процессов и аппаратов химической технологии;
приобрести опыт деятельности:
практических расчетов и работы в лабораторных условиях по коллоидной химии.
4 Содержание и структура дисциплины (модуля)
4.1 Содержание разделов дисциплины
Таблица 1. – Содержание разделов дисциплины «Коллоидная химия» с формой текущего контроля по каждому разделу дисциплины
№ раздела |
Наименование раздела |
Содержание раздела |
Форма текущего контроля |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
Введение |
Предмет коллоидной химии. Основные понятия, задачи и направления коллоидной химии и ее значение для науки и техники. Признаки объектов коллоидной химии. Количественные характеристики дисперсности. Классификация дисперсных систем: по степени дисперсности, по агрегатному состоянию фаз, по характеру взаимодействия между дисперсионной средой и дисперсной фазой, по характеру взаимодействия между частицами дисперсной фазы. Классификация поверхностных явлений. Основные особенности дисперсных систем. |
устный опрос; домашнее задание; тестирование |
2 |
Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем |
Диффузия в коллоидных растворах. Броуновское движение. Седиментация и седиментационный анализ. Седиментационно-диффузионное равновесие в дисперсных системах (седиментационная устойчивость). Осмотическое давление в коллоидных системах. Мембранное равновесие Доннана. |
устный опрос; отчет по лабораторной работе; тестирование |
3 |
Оптические свойства дисперсных систем |
Эффект Тиндаля. Уравнение Рэлея. Опалесценция. Оптические методы исследования дисперсных систем. Нефелометр. Ультрамикроскоп. Электронный микроскоп. Окраска коллоидных систем. |
устный опрос; тестирование |
4 |
Поверхностные явления и адсорбция |
Поверхностные явления. Молекулярные взаимодействия в объеме фаз и на межфазной поверхности раздела. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение и природа вещества. |
|
(продолжение таблицы 1)
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
Поверхностные явления и адсорбция |
Адгезия, когезия, смачивание и растекание. Количественные характеристики когезии и адгезии. Смачивание и краевой угол. Связь работы адгезии с краевым углом. Растекание жидкости по Гаркинсу. Правило Антонова. Капиллярные явления. Явление капиллярного поднятия (опускания) жидкостей в порах. Связь высоты капиллярного поднятия с поверхностным натяжением. Капиллярное (лапласовское) давление. Ртутная порометрия. Адсорбция. Основные понятия и определения. Физическая и химическая адсорбция. Классификация адсорбционных процессов по агрегатному состоянию адсорбента и адсорбтива. Адсорбция газов. Общие понятия и закономерности. Адсорбционные взаимодействия. Уравнение Фрейндлиха. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Закон Генри. Полимолекулярная адсорбция. Типы изотерм адсорбции. Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ. Адсорбция пористыми телами. Классификация пористых адсорбентов по Дубинину. Адсорбция из растворов на жидких границах. Поверхностное натяжение растворов. Зависимость поверхностного натяжения растворов от концентрации (изотермы поверхностного натяжения). Поверхностная активность. Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Поверхностно-инактивные вещества (ПИВ). Правило Дюкло-Траубе. Адсорбционное уравнение Гиббса. Уравнение мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Мономолекулярные слои. |
устный опрос; отчет по лабораторной работе; тестирование |
(продолжение таблицы 1)
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
|
Адсорбции из растворов на твердом адсорбенте. Молекулярная адсорбция. Адсорбция электролитов. Ионообменная адсорбция. Хроматография. Хроматографический метод разделения. |
|
5 |
Электрокинетические свойства дисперсных систем
|
Электрокинетические явления. Электрофорез, электроосмос, потенциал течения и седиментации (эффект Дорна). Строение двойного электрического слоя. Современные представления о строении ДЭС (теория Штерна). Мицеллярная теория строения золей. Влияние концентрации индифферентного и неиндифферентного электролита на знак заряда частицы, строение мицеллы и изменение потенциала в зависимости от расстояния от поверхности частицы. |
устный опрос; отчет по лабораторной работе; тестирование |
6 |
Получение лиофобных дисперсных систем |
Методы диспергирования. Адсорбционное понижение прочности (эффект Ребиндера). Физико-химическое диспергирование осадков. Методы конденсации. Получение дисперсных систем методами физической и химической конденсации. Методы пептизации. Пептизация промыванием осадка, пептизация электролитами, пептизация ВМС и химическая пептизация. |
Отчет по лабораторной работы; тестирование |
7 |
Устойчивость и коагуляция дисперсных систем |
Агрегативная устойчивость лиофобных систем. Основные положения теории ДЛФО. Потенциальные кривые взаимодействия частиц в дисперсных системах. Потенциальный барьер и коагуляция в первичном и вторичном минимумах. Разрушение лиофобных дисперсных систем. Нейтрализационная и концентрационная коагуляции. Порог коагуляции. Правила коагуляции. |
отчет по лабораторной работе; домашнее задание; тестирование |
(продолжение таблицы 1)
1 |
2 |
3 |
4 |
7 |
|
Коагуляция смесями электролитов. Особенности дисперсных систем, стабилизированных ВМС и ПАВ. Методы очистки промышленных растворов, основанные на изменении агрегативной и седиментационной устойчивости дисперсных систем. |
|
8 |
Реологические свойства дисперсных систем |
Основные понятия и идеальные законы реологии. Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам. Вязкость жидких агрегативно устойчивых дисперсных систем. Реологические свойства структурированных жидкообразных систем. Связнодисперсные системы, студни, гели. Тиксотропия, синерезис. |
устный опрос; отчет по лабораторной работе; тестирование |
9 |
Коллоидные поверхностно-активные вещества |
Термодинамика и механизм мицеллообразования (ассоциативные коллоиды). Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) и методы ее определения. |
устный опрос; тестирование |
10 |
Дисперсные системы с различной дисперсионной средой |
Суспензии. Устойчивость и стабилизация. Эмульсии. Классификация эмульсий. Устойчивость и стабилизация. Классификация эмульгаторов. Обращение фаз эмульсий. Разрушение эмульсий. Практическое значение эмульсий. Пены. Классификация пен. Строение пен и правила Плато. Методы получения и разрушения пен. Устойчивость. Аэрозоли. Общая характеристика. Методы получения. Методы разрушения. Термофорез, фотофорез и термопреципитация. Проблемы защиты атмосферы от загрязнений аэрозолями. |
отчет по лабораторной работе; тестирование |
11 |
Растворы высокомолекулярных соединений |
Общие сведения о высокомолекулярных соединениях (ВМС). Общая характеристика растворов ВМС. Набухание и растворение ВМС. Скорость набухания, степень набухания. |
отчет по лабораторной работе; тестирование |
(продолжение таблицы 1)
1 |
2 |
3 |
4 |
11 |
|
Осмотическое давление, диффузия и седиментация в растворах ВМС. Вязкость растворов ВМС. Вискозиметрический метод определения молярной массы. |
|