6
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
|
|
|
Таблица 1 |
Виды учебной работы |
Трудоемкость |
Семестр |
|
|
всего |
в зачетных |
I |
|
часов |
единицах |
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
Общая трудоемкость дисциплины |
180 |
5,00 |
180 |
Аудиторные занятия |
54 |
1,50 |
54 |
Лекции (Л) |
18 |
0,50 |
18 |
Лабораторные работы (ЛР) |
36 |
1,00 |
36 |
Семинары (С) |
– |
– |
– |
Занятия, проводимые в интерактивной |
12 |
0,33 |
12 |
форме ( 33.15% от аудиторных по ФГОС |
|
|
|
ВО) |
|
|
|
Самостоятельная работа (Сам) |
90 |
2,50 |
90 |
Курсовой проект (работа) |
– |
– |
– |
Расчетно-графические работы |
– |
– |
– |
Реферат |
– |
– |
– |
Другие виды самостоятельной работы |
– |
– |
– |
Виды итогового контроля (зачет, экзамен) |
36 |
1,00 |
Экзамен |
7
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
Дисциплина “Коллоидная химия” для бакалавров направления подготовки «Биотехнология» включает следующие вопросы: дисперсные (коллоидные) системы и формы получения лиофобных коллоидов, поверхностные явления и особые свойства поверхности раздела фаз, адсорбционные равновесия, кинетические и электрические свойства и методы исследования дисперсных систем, устойчивость и коагуляция коллоидных систем, структурно-механические свойства дисперсных систем, оптические свойства дисперсных систем, молекулярно-кинетические свойства высокодисперсных систем, виды дисперсных систем.
Все виды аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов по-
строены в виде логически связанной единой блочной системы, включающей
обязательную систематическую подготовку студентов к лабораторным и семи-
нарским занятиям, сдачу отчетов по самостоятельной работе, отчетов по лабо-
раторным работам, текущему контролю и блочных семестровых экзаменов (по
желанию), подготовке научных рефератов, занятие экспериментальной научной
работой.
В таблицу 2 включены основные разделы дисциплины “Коллоидная хи-
мия” и сведения по видам работ, относящимся к данной дисциплине.
Таблица 2
№ |
Разделы дисциплины |
Лек- |
ЛР |
Сам |
п/ |
|
ции |
|
|
п |
|
|
|
|
1 |
Дисперсные (коллоидные) системы и формы по- |
2 |
6 |
12 |
|
лучения лиофобных коллоидов |
|
|
|
2 |
Поверхностные явления и особые свойства по- |
4 |
14 |
14 |
|
верхности раздела фаз, адсорбционные равнове- |
|
|
|
|
сия |
|
|
|
3 |
Кинетические и электрические свойства и мето- |
2 |
4 |
10 |
|
ды исследования дисперсных систем |
|
|
|
4 |
Устойчивость и коагуляция коллоидных систем |
2 |
4 |
14 |
5 |
Структурно-механические свойства дисперсных |
2 |
4 |
10 |
8
|
систем |
|
|
|
6 |
Оптические свойства дисперсных систем |
2 |
- |
10 |
7 |
Молекулярно-кинетические свойства высоко- |
2 |
4 |
10 |
|
дисперсных систем |
|
|
|
8 |
Виды дисперсных систем |
2 |
- |
10 |
|
Итого часов |
18 |
36 |
90 |
|
Итого зачетных единиц |
0,50 |
1,00 |
2,50 |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Дисперсные (коллоидные) системы и формы получения лиофобных коллоидов
Признаки объектов коллоидной химии. Значение и пути развития колло-
идной химии. Специфические особенности высокодисперсных систем. Класси-
фикация дисперсных систем. Лиофильные и лиофобные коллоидные системы.
Получение и очистка коллоидных систем. Диспергационные и конденсацион-
ные методы. Метод пептизации. Методы очистки: диализ, электродиализ, ульт-
рафильтрация.
Раздел 2. Поверхностные явления и особые свойства поверхности раздела фаз, адсорбционные равновесия
Термодинамика поверхностных явлений.. Термодинамические параметры поверхностного слоя. Геометрические параметры поверхности. Удельная сво-
бодная поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Факторы, влияю-
щие на величину поверхностного натяжения. Внутренняя (полная) удельная поверхностная энергия. Зависимость энергетических параметров поверхности от температуры. Механизм процессов самопроизвольного уменьшения поверх-
ностной энергии и формирование поверхностного слоя. Поверхностно-
активные и инактивные вещества. Свободная поверхностная энергия твердых тел. Методы определения поверхностного натяжения. Адгезия и смачивание.
Мера смачивания. Уравнение Юнга. Значение смачивания. Связь работы адге-
зии с краевым углом. Растекание.
9
Основные закономерности адсорбции. Адсорбция как поверхностное явление.
Количественное и графическое описание адсорбции. Уравнение Генри, Фрейн-
длиха, Ленгмюра. Капиллярные явления. Адсорбция на гладких поверхно-
стях. Адсорбция на границе жидкость-газ. Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса. Гиббсовская адсорбция. Ее особенности. Построение изо-
термы адсорбции по изотерме поверхностного натяжения. Адсорбция ПАВ.
Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Принцип независимости поверхностного действия Ленгмюра. Предельная адсорбция. Уравнение Шиш-
ковского и его анализ. Поверхностные пленки нерастворимых веществ. Ис-
пользование пленок.Адсорбция газов на твердых поверхностях. Энергетические и динамические характеристики адсорбции газов и паров твердыми телами. Те-
плоты адсорбции. Классические теории адсорбции газа. Теория мономолеку-
лярной адсорбции Лэнгмюра. Потенциальная теория полимолекулярной ад-
сорбции Поляни. Адсорбция на пористых адсорбентах. Значение и недостатки теории Поляни. Дальнейшие представления о многослойной адсорбции. Пять основных типов изотерм адсорбции. Уравнение изотермы адсорбции БЭТ, его анализ. Метод низкотемпературной адсорбции БЭТ. Адсорбция на границе твердое тело - жидкость. Молекулярная адсорбция. Правило выравнивания по-
лярностей. Ребиндера. Адсорбция ионов. Обменный характер ионной адсорб-
ции. Ионообменные смолы. применение ионного обмена. Капиллярные явле-
ния. Капиллярная конденсация
Раздел 3. Кинетические и электрические свойства и методы исследования дисперсных систем
Седиментация и седиментационный анализ дисперсности. Свободнодис-
персные системы. Некоторые методы и приемы седиментационного анализа.
Электрокинетические явления (электроосмос, электрофорез, потенциал течения и седиментации). Причины их возникновения. Значение. Механизмы образова-
10
ния и строения двойного электрического слоя. Классические теории строения двойного электрического слоя: Гельмгольца - Перрена, Гуи-Чапмена, Штерна.
Электрокинетический потенциал и методы его определения. Факторы, влияю-
щие на величину электрокинетического потенциала. Изоэлектрическое состоя-
ние. Учет специфической адсорбции ионов в теории двойного электрического
слоя. Явление перезарядки коллоидных частиц.
Термодинамические соотношения между поверхностным натяжением и элек-
трическим потенциалом. Электрокапиллярные явления. Влияние поверхностно-
активных |
веществ |
на |
электрокапиллярную |
кривую. |
Примеры |
образования |
двойного |
электрического |
слоя. Мицелло- |
образование. Строение мицеллы. |
|
|
||
Раздел 4. Устойчивость и коагуляция коллоидных систем
Проблема устойчивости дисперсных систем. Виды устойчивости. Влияние температуры. Термодинамические основы и факторы устойчивости дисперсных систем. Седиментация в дисперсных системах. Термодинамические и кинети-
ческие факторы агрегативной устойчивости. Коагуляция, ее стадии, причины.
Правила электролитной коагуляции. Кинетика коагуляции. Кинетика коагуля-
ции. Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита. Кривые кинетики коагуляции. Теории электролитной коагуляции. Недостатки химиче-
ской адсорбционной и электростатической теории коагуляции электролитами.
Современная теория устойчивости и коагуляции лиофобных дисперсных сис-
тем. Значение теории Дерягина, Ландау, Фервея и Овербека (теория ДЛФО).
Закономерности коагуляции гидрофобных систем электролитами. Особые слу-
чаи коагуляции, явление неправильных рядов или чередование зон устойчиво-
сти, совместное действие электролитов, привыкание коллоидных систем. Защи-
та коллоидных систем. Значение коагуляции. Современные представления о факторах стабилизации коллоидных систем: электростатическом, сольватаци-
онном, структурно-механическом, энтропийном. Стабилизирующее действие