Физическая и коллоидная химия (стр. 2 )

Экологическая характеристика природных вод (на примере вашего города, края); проблемы и пути их решения.

Лабораторная работа 4

Практическая работа 2

Методические указания

При изучении этой темы необходимо уделить особое внимание выражению и перерасчету концентраций растворов. Уделить внимание изучению условий кипения и замерзания растворов.

Изучая законы Рауля, запомнить, что он применим только для идеальных растворов. При изучении криоскопии и эбулиоскопии усвоить методику определения молекулярной массы вещества с помощью криоскопии (или эбулиоскопии).

Изучая растворы газов в жидкостях обратить внимание на абсорбцию газов жидкостями и на практическое применение этого процесса.

Вопросы для самоконтроля:

1  В чем суть гидратной теории Менделеева? Какое из 2-х веществ КС1 и СН3СООН будет в воде диссоциировать, а какое не будет диссоциировать и почему?

2  Что такое осмос? Когда он наблюдается?

3  Закон Вант-Гоффа для неэлектролитов и разбавленных растворов сла­бых электролитов.

4  Закон Рауля.

5  Что такое криоскопия? Написать формулу для определения молекуляр­ного веса вещества этим методом, когда растворенное вещество является неэлектролитом и электролитом.

6  Что такое эбулиоскопия? Написать формулу для определения молеку­лярной массы вещества этим методом.

7  На каком законе основана экстракция из растворов?.

8  Закон распределения.

Литература: [1], с.200-232; [2], с.203-249; [3], с.144-156; [4], с.77-101

Тема 1.5 Поверхностные явления

Студент должен:

иметь представление:

-  о дисперсных системах;

-  об адсорбции на поверхности раствор – газ;

-  о роли поверхностно-активных веществ в эмульгировании, пенообразовании;

-  о хроматографии

знать:

-  физический смысл адсорбции и факторы, влияющие на процесс адсорбции;

-  виды адсорбции;

-  графическое отображение процесса адсорбции в координатах Г – Р;

-  области применения адсорбции

уметь:

-  различать гетерогенные дисперсные системы;

-  строить изотерму адсорбции по экспериментальным данным.

Гетерогенные дисперсные системы, их отличительное свойство (большая поверхность раздела фаз). «Коллоидно-химическое» восприятие мира.

Общие свойства пограничных слоёв. Термодинамическая характеристика поверхности. Определение адсорбции, её сущность. Виды адсорбции.

Характеристика процесса: зависимость от температуры, площади поверхности, избирательный характер.

Адсорбция на поверхности раствор – газ. Уравнение Гиббса, его анализ. Поверхностно-активные вещества в поверхностном слое – «первые признаки организованной структуры жизни». Правило Траубе – Дюкло.

Роль поверхностно-активных веществ в эмульгировании, пенообразовании, их использование в санитарии.

Адсорбция газов и растворенных веществ твердыми адсорбентами.

Строение твёрдой поверхности, твёрдые адсорбенты. Зависимость адсорбции от величины поверхности адсорбента, его природы. Удельная адсорбция. Уравнение Фрейндлиха. Изотерма адсорбции Лэнгмюра, её объяснение на основе строения поверхностного слоя. Зависимость адсорбции от свойств твёрдой поверхности и природы растворителя. Гидрофильные и гидрофобные поверхности. Молекулярная, ионная и ионообменная адсорбции.

Применение адсорбции в технологических процессах осветления мясных и рыбных бульонов, фруктово-ягодных сиропов, при использовании пищевых красителей, при производстве сахара, глюкозы, вин, ионитного молока, очистки питьевой воды.

Использование адсорбции в санитарии: роль мыла и синтетических моющих веществ при соблюдении правила личной гигиены работниками предприятий общественного питания и санитарных требований, предъявляемых к посуде и инвентарю.

Обработка жировыми веществами технологического оборудования в кулинарии, кондитерском производстве, хлебопечении.

Значение адсорбции при хранении сырья и продуктов питания: правила товарного соседства, контроль влажности складских помещений, виды тары.

Понятие о хроматографии, её использование для определения витаминов, аминокислот, органических кислот.

Лабораторная работа 5

Методические указания

В этой теме необходимо сформировать представление о дисперсных системах их характерных признаках

При изучении явлений адсорбции на поверхности раздела разных фаз особое внимание надо обратить на уравнения Гиббса, Фрейндлиха, Лэнгмюра и их анализ, а так же знать методы графического определения констант уравнения Фрейндлиха.

Обратите внимание на характеристику поверхностно-активных веществ и их применение в санитарии.

Вопросы для самоконтроля:

1  Назовите важнейшие признаки дисперсных систем

2  Что называют адсорбцией?

3  Какие вещества являются поверхностно-активными? Нактивными?

4  Какие факторы влияют на адсорбцию газов твердыми адсорбентами?

5  Что такое изотерма адсорбции?

6  Чем отличается адсорбция паров на пористых адсорбентах от адсорбции газов?

7  Как влияет на молекулярную адсорбцию из растворов природа растворителя, адсорбента, растворенного вещества?

8  Почему при некоторых пищевых отравлениях рекомендуется принимать таблетки активного угля?

9  Какой из ионов электролита будет адсорбироваться на твердом теле?

Литература: [1], с.168-177; [2], с.129-132, 143-150; [3], с.124-127

2  КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

2.1  Значение коллоидной химии. Дисперсные системы

Студент должен:

иметь представление:

-  о кинетических, оптических, электрических свойствах дисперсных систем, их практическое использование;

-  о свойствах эмульсий, суспензий, аэрозолей, пен;

-  о месте и роли дисперсных систем в природе и технологии

знать:

-  дисперсные системы и их отличие от микрогетерогенных систем;

-  классификацию дисперсных систем;

-  причины неустойчивости дисперсных систем.

Объекты коллоидной химии. Дисперсные системы. Объекты науки: поверхностные слои, плёнки, нити, мелкие частицы. Коллоидная химия - наука о поверхностных явлениях. Исторический обзор.

Связь коллоидной химии с биологией, товароведением, технологией продуктов общественного питания, микробиологией, санитарией и гигиеной и т. д.

Применение коллоидно-химических методов в отраслях промышленности: пищевой, текстильной, пластических масс, фармацевтической, нефтеперерабатывающей, строительных материалов и т. д.

Роль коллоидной химии как теоретической основы для получения новых материалов с заданными свойствами. Использование газо-селективных мембран при хранении фруктов. Значение коллоидной химии для защиты окружающей среды и получения пресной воды.

Понятие о дисперсных системах. Степень дисперсности и удельная поверхность. Классификация по степени дисперсности: грубодисперсные системы, коллоидные растворы (золи), истинные растворы, растворы полимеров. Общая характеристика свойств классов.

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию: свободнодисперсные и связнодисперсные системы.

Пищевые продукты – коллоидные системы. Использование и роль коллоидно-дисперсных процессов в технологии продуктов общественного питания.

Методические указания

Приступая к изучению коллоидной химии, необходимо усвоить, что такое коллоид и что такое кристаллоид. Подробно изучить классификацию дисперсных систем по различным признакам. Знать области применения и роль коллоидно-дисперсных процессов в технологии продуктов общественного питания.

Вопросы для самоконтроля:

1.  Что называется дисперсной системой, дисперсной фазой, дисперсионной средой?

2.  Какие признаки характерны для дисперсных систем?

3.  Как связана дисперсность с размером частиц?

4.  Что такое удельная поверхность и как она изменяется с увеличением дисперсности?

5.  Чем объясняется термодинамическая неустойчивость дисперсных систем?

6.  Что такое агрегативная устойчивость?

7.  7. Какие дисперсные системы относятся к коллоидным?

8.  Может ли существовать золь этанола в водной среде?

9.  Чем отличаются лиофобные системы от лиофильных?

Литература: [1], с.180-187; [2], с.129-132, 143-150; [5], с.124-127

2.2 Коллоидные растворы

Студент должен:

знать:

-  строение мицеллы;

-  сущность процесса коагуляции и методов пептизации;

-  получение, стабилизацию коллоидных растворов;

-  процессы седиментации и центрифугирования

уметь:

-  составлять формулу мицеллы золя;

-  определять знак гранулы;

-  заряд коагулирующего иона;

-  описывать свойства золя, используя его формулу

Коллоидные растворы: понятие, виды.

Золи, общая характеристика. Методы получения коллоидных растворов: диспергирование, конденсация, пептизация. Применение этих методов для получения пищевых продуктов. Очистка золей: диализ и электродиализ. Ультрафильтрация – основа мембранных технологий. Вымачивание солёных продуктов, очистка пищевого желатина и др. Применение ультрафильтрации и электродиализа для очистки природных и технических вод, опреснения воды, очистки вакцин и сывороток.

Строение коллоидных частиц: ядро, гранула, мицелла. Правило Пескова – Фаянса. Понятие об агрегатной и кинетической устойчивости.

Коагуляция золей. Факторы, влияющие на коагуляцию. Количественные характеристики процесса коагуляции. Коллоидная защита. Пептизация.

Электрокинетические явления. Электроосмос и электрофорез, их использование.

Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем: броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. Седиментация, центрифугирование. Роль диффузии в технологических процессах приготовления пищи, в процессах обмена веществ, в процессах усвоения пищи.

Использование центрифугирования при анализе жирности молока.

Оптические свойства золей: опалесценция, эффект Фарадея – Тиндаля, окраска. Оптические свойства чая, вин, молока, бульона. Ультрамикроскопия, нефелометрия, рефрактометрический методы анализа пищевых продуктов.

Лабораторная работа 6

Практическая работа 3

Методические указания

Приступая к изучению коллоидных растворов, необходимо усвоить, что такое золь. Подробно изучить методы получения коллоидных растворов и строение коллоидных мицелл.

Особое внимание обратите на свойства коллоидных растворов: кинетические, электро-кинетические и оптические.

Вопросы для самоконтроля:

1.  Дисперсионные методы получения коллоидных растворов?

2.  Конденсационные методы получения коллоидных растворов?

3.  Как построена мицелла? Имеет ли она заряд? Имеет ли заряд частица?

4.  Кинетические свойства дисперсных систем.

5.  Оптические свойства дисперсных систем.

6.  Электрокинетические явления.

7.  Что такое коагуляция и каковы ее причины?

Литература: [1], с.198-203; [2], с., 143-150; [3], с.164-177

1.3  Грубодисперсные системы

Студент должен:

знать:

-  получение, стабилизацию, классификацию и разрушение эмульсий;

-  получение, стабилизацию, классификацию и разрушение пен;

-  получение, стабилизацию, классификацию аэрозолей;

-  получение, стабилизацию, классификацию суспензий

уметь:

-  получать устойчивые эмульсии и пены различными методами в лабораторных условиях.

Эмульсии: понятия, классификация. Строение эмульсий. Устойчивость, природа и роль эмульгаторов. Получение и общие свойства эмульсий. Деэмульгирование.

Пищевые эмульсии: молоко, сливки, сливочное масло, маргарин, соусы, их состав и строение.

Пены: понятия, строение и устойчивость. Роль пенообразователей Получение и разрушение пен. Твёрдые пены.

Пищевые пены: виды, их состав и строение, влияние на консистенцию пищи.

Порошки. Суспензии. Пасты. Понятия, их строение. Пищевые продукты, относящиеся к ним. Влияние размера частиц на качество. Значение в технологических процессах и рационе питания. Методы получения.

Аэрозоли. Дымы. Туманы. Значение аэрозолей в пищевой промышленности. Загрязнение окружающей среды эмульсиями, пенами, аэрозолями, их разрушение.

Лабораторная работа 7

Методические указания

При изучении грубодисперсных систем обратите внимание на пищевые продукты, относящиеся к эмульсиям, пенам, порошкам, суспензиям, пастам.

Необходимо знать важнейшие характеристики грубодисперсных систем, методы их получения и стабилизации.

Вопросы для самоконтроля:

1.  Получение устойчивых эмульсий и пен, влияние роли стабилизаторов.

2.  Что такое называется эмульсией?

3.  Какие типы эмульсий Вы знаете?

4.  Что такое эмульгатор, для чего он вводится и какова его роль? Меха­низм действия эмульгатора. Каким должен быть эмульгатор для эмульсий типа В/М и М/В?

5.  Что такое обращение фаз эмульсий?

6.  Процессы деэмульгирования и их значение для промышленности (на­пример, нефтяной).

7.  Значение эмульсий.

8.  Пены и их значение.

9.  Характеристика аэрозолей

Литература: [1], с.218-227; [2], с.159-162; [5], с.164-177

3  ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Студент должен:

иметь представление:

-  об особенностях и значении растворов высокомолекулярных соединений (ВМС);

-  о механизме растворения полимеров

знать:

-  общую характеристику растворов полимеров и их особенности;

-  виды гидролиза;

-  процесс набухания и растворения полимеров

уметь:

-  получать студни в лабораторных условиях.

Жиры, белки и углеводы. Строение, свойства: виды гидролиза. Эмульгирование жиров, денатурация белков, брожение глюкозы, инверсия сахарозы и клейстеризация крахмала.

Набухание и растворение полимеров. Факторы, влияющие на данные процессы. Студни. Методы получения. Синерезис студней.

Лабораторная работа 8

Методические указания

При изучении этой темы обратить внимание на особенности растворов ВМС, т. е. на зависимость свойств полимеров от вязкости и молекулярной массы ВМС. Усвоить классификацию полимеров, а также уметь определять молекулярную массу этих растворов. Усвоить защитные свойства растворов ВМС и их практическое использование.

Вопросы для самоконтроля:

1  Что такое высокомолекулярное соединение?

2  Перечислите особенности высокомолекулярные соединений. Агрегатные состояния высокополимеров.

3  Перечислите особенности растворов ВМС

4  Что такое набухание?

Литература: [1], с.294-304; [2], с.376-395; [3], с.218-222

3 Задания для контрольной работы

3.1 Контрольная работа – это отчет студента заочника о проделанной работе по изучению программы дисциплины «Физическая и коллоидная хи­мия»

Студенту необходимо выполнить контрольную работу в сроки, установленные учебным планом.

3.2  Общие требования к выполнению заданий для контрольных работ.

Контрольная работа состоит из 9 вопросов, в которые включены как теоретические, так и практические задания. Для выбора варианта к контрольному заданию прилагается таблица, где описаны правила выбора нужного варианта. Все контрольные задания включают в себя наиболее важные теоретические вопросы и решение задач.

Контрольные задания должны быть выполнены письменно, не допускается дословное и слепое списывание с учебника. Ответы на вопросы контрольной работы необходимо давать в том порядке, в каком они поставлены в задании. Ответы должны быть конкретными и ясными.

Решение задач необходимо давать с пояснениями. При решении задач пользоваться только Международной системой СИ.

3.3 Указание по выбору варианта и определение вопросов и заданий для контрольной ра­боты

Вариант контрольной работы определяется по таблице в зависимос­ти от двух последних цифр номера личного дела /шифра/ студента.

В таблице по горизонтали Б размещаются цифры от 0 до 9, каждая из которых - последняя цифра шифра студента. По вертикали А также размещены цифры от 0 до 9, каждая из которых - предпоследняя цифра шифра. Пересечение горизонтальной и вертикальной линий определяет клетку с номерами вопросов контрольной работы студента. Например, шифр студента ГТС-73-475. Последние две цифры - 75 определяют вари­ант контрольной работы. Пересечение 7-ой строки по вертикали А и 5 столбца по горизонтали Б определяет клетку варианта с вопросами.

Будьте внимательны при выборе варианта контрольной работы!

Таблица выбора вариантов

А	Б	Последняя цифра шифра
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Предпоследняя цифра шифра А	0	10 11 21 31 41 51	9 12	8 13	7 14	6 15 25 35 45 55	5 16	4 17	3 18 28 38 48 58	2 19	1 20 30 40 50 60
1	9 12 26 38 44 55	10	7 14 29 34 41 60	6 15 30 37 46 51	5 20 28 39 49 58	4 19	3 18	1 16	8 13	2 11 21
2	5 16 23 34 50 60	7 20 29 37 49 58	6 18	10	4 19 26 40 48 56	1 14	2 13	8 15	9 11 25 32 45 54	3 12
3	4 20 30	8 16 26 38 46 60	10	1 13 29 36 47 56	3 18 27 37 45 59	2 17	5 11 25	6 12	7 15	9 14
4	8 13 24 39 49 59	s 14 28 34 44 57	4 15 30 40 47 56	2 18 26 33 48 55	7 12 29 31 43 60	3 II	1 20 54	9 19	5 17 21 37 46 51	10
5 Б	1 14	2 15	3 12	5 19	10 11 30 32 44 54	9 20	7 16 26 33 41 51	4 13	6 18	3 17 25 34 49 59
Последняя цифра шифра
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Предпоследняя цифра шифра	6	3 17 28 33 47 53	4 13	2 11	9 20 25 40 42 60	I 16 22 36 50 52	6 15 29 37 43 59	8 19 23 34 44 56	5 14	10	7 18
7	7 19	3 11	5 20	8 16 27 31 50 59	9 13 23 33 42 57	10	6 12 30 40 48 60	2 17	1 14	4 15
8	6 15	1 18	9 16 22 37 46 55	3 12	2 17 24 34 47 51	8 13	10	7 11 30	4 20	5 19
9	2 18 22 32 43 57	5 19	1 17 25 36 42 51	4 11	8 14 21 38 41 3	7 12 24 33 44 50	9 15	10	3 16	6 13 29 37 47 54

3 Задания для контрольной работы № 1