2. Термодинамика поверхностных явлений. Поверхностная энергия и поверхностные явления. Поверхность раздела фаз. Свободная поверхностная энергия. Поверхностное натяжение, силовая и энергетическая трактовки. Метод избыточных термодинамических функций поверхностного слоя (Гиббс). Понятие о поверхности разрыва и разделяющей поверхности. Уравнение Гиббса для поверхности раздела фаз. Изменение поверхностного натяжения жидкости на границе с собственным паром в зависимости от температуры. Поверхность раздела между двумя конденсированными фазами. Правило Антонова; условия его применения. Эффект Марангони. (2 часа).
3. Адгезия. Адсорбция. Смачивание и капиллярные явления. Краевой угол. Закон Юнга (силовой и энергетический выводы). Работа когезии и адгезии. Адсорбция на гладких поверхностях и пористых адсорбентах, капиллярная конденсация. Избирательное смачивание; использование для характеристики поверхностей твердых тел (гидрофильности, гидрофобности). Полное смачивание (термодинамическое условие). Адгезия и смачивание. Основные методы измерения поверхностного натяжения жидкостей и поверхностной энергии твердых часа).
4. Основные закономерности адсорбции. (1 час).
5. Адсорбция на границе жидкость-газ. (1 час).
6. Адсорбция на твердых поверхностях. (2 часа).
7. Двойной электрический слой и электрокинетические явления. Механизмы образования и строение двойного электрического слоя. (2 часа).
Модуль 2. Свойства дисперсных систем (12 часов).
1. Оптические свойства дисперсных систем. (2 часа).
2. Молекулярно-кинетические свойства высокодисперсных систем. (3 часа).
3. Устойчивость дисперсных систем (седиментация в дисперсных системах, термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости). Структурообразование в коллоидных системах (2 часа).
4. Структурно-механические свойства дисперсных систем. (3 часа).
5. Получение и очистка дисперсных систем. (2 часа).
Модуль 3. Свойства дисперсных систем (10 часов).
1. Основы дисперсного анализа. Мицеллообразование; оптические явления в дисперсных системах. Системы с жидкой и газообразной дисперсионной средой (1 час).
2. Золи и суспензии (1 час).
3. Эмульсии. Пасты (1 час).
4. Пены. Поверхностно-активные вещества (1 час).
5. Аэрозоли (1 час).
6. Системы с твердой дисперсной средой (1 час).
7. Высокомолекулярные соединения (2 часа).
8. Белки (полиэлектролиты) (1 час).
9. Коллоидные поверхностно-активные вещества (1 час).
II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА
Практические занятия (34 ч)
В практической части курса студенты выполняют лабораторные работы. Структура практической части курса включает два модуля: экспериментальные методы исследования поверхностных явлений и дисперсных систем. Практическая часть курса направлена на закрепление теоретической части курса и овладение экспериментальными методами и методиками курса Коллоидная химия.
Модуль 1. Экспериментальные методы исследования поверхностных явлений (17 часов).
Тема 1. Синтез гидрозоля железа (III), изучение его коагуляции и стабилизации (3 часа)
Тема 2. Изучение явления неправильных рядов с помощью фотоэлектроколориметра (3 часа)
Тема 3. Адсорбция поверхностно-активного вещества на границе раздела жидкость – газ (2 часа)
Тема 4. Измерение поверхностного натяжения и исследование поверхностной активности в гомологическом ряду (2 часа)
Тема 5. Изучение адсорбции поверхностно-активных веществ на угле (2 часа)
Тема 6. Изучение влияния адсорбционных слоев на смачивание твердой поверхности (2 часа)
Тема 7. Электрофоретическое определение электрокинетического потенциала (3 часов)
Модуль 2. Экспериментальные методы исследования дисперсных систем (17 часов).
Тема 1. Исследование зависимости вязкости растворов полимеров от их концентрации (2 часа)
Тема 2. Определение молекулярной массы полимера вискозиметрическим методом (3 часа)
Тема 3. Изучение кинетики ограниченного набухания полимера (2 часа)
Тема 4. Исследование мицеллообразования в растворах поверхностно-активных веществ (2 часа)
Тема 5. Определение критической концентрации мицеллообразования по изменению поверхностного натяжения (2 часа)
Тема 6. Дисперсный анализ низкодисперсных порошков методом седиментации (2 часа)
Тема 7. Пены и их свойства (2 часа)
Тема 8. Эмульсии и их свойства (2 часа)
III. КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА
Коллоквиум № 1.
Поверхностные явления, поверхностное натяжение,
адсорбционные равновесия.
1. Дисперсные системы. Характеристика и классификация дисперсных систем.
2. Удельная поверхность и ее расчет.
3. Дисперсность.
4. Термодинамика поверхностных явлений. Самопроизвольные процессы в дисперсных системах.
5. Поверхностная энергия Гиббса. Поверхностное натяжение.
6. Поверхностное натяжение. Н.Антонова и П. А.Ребиндера.
7. Смачивание. Закон Юнга. Когезия. Адгезия.
8. Сорбция. Адсорбция, адсорбент, адсорбат (адсорбтив). Адсорбция как поверхностное явление (абсолютная адсорбция А, гиббсовская адсорбция Г)
9. Вывод уравнения Гиббса и его анализ.
10. Теории адсорбции. Теория БЭТ.
11. Теплоты адсорбции.
12. Уравнение Генри, Фрейндлиха, Ленгмюра. Вывод уравнения Ленгмюра и его анализ.
13. Графическое определение коэффициентов в уравнении Фрейндлиха.
14. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества.
15. Поверхностная активность. Адсорбция ПАВ. Вывод уравнения Шишковского.
16. Предельная адсорбция. Расчет толщины адсорбционного слоя и посадочной площадки молекул ПАВ, зная зависимость поверхностного натяжения от состава раствора. Правило Дюкло-Траубе.
17. Методы определения поверхностного натяжения.
18. Адсорбция на поверхности твердых тел. Характеристика адсорбентов. Адсорбция газов, адсорбция жидкостей.
19. Адсорбция ионов на твердой поверхности. Правило Фаянса-Панета.
20 Правило уравнивания полярности Ребиндера. Эффект Ребиндера.
21. Ионнообменная адсорбция. П.Никольского.
Коллоквиум № 2.
Электро-кинетические явления. Получение и очистка дисперсных систем.
1. Избирательная адсорбция. Двойной электрический слой (ДЭС).
2. Теории Гельмгольца-Перрена, Гуи-Чепмена, Штерна.
3. Потенциалы ДЭС. Влияние различных факторов на электрокинетический потенциал.
4. Электрокинетические явления. Вывод уравнения Гельмгольца - Смолуховского.
5. Электрофорез. Скорость электрофореза. Методы определения электрокинетического потенциала.
6. Строение коллоидных частиц.
7. Получение дисперсных систем (диспергирование, конденсация).
8. Механическое диспергирование.
9. Физико-химическое диспергирование (пептизация).
10. Физические и химические методы конденсации.
11. Методы очистки коллоидных растворов.
12. Мембраны и мембранные процессы. Мембранное равновесие Доннана.
Коллоквиум № 3.
Оптические и молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем.
1. Диффузия. Уравнение Фика. Вывод уравнения Эйнштейна для скорости диффузии.
2. Вывод уравнения Эйнштейна-Смолуховского для величины среднего сдвига частиц в броуновском движении.
3. Осмотическое давление коллоидных растворов.
4. Оптические свойства дисперсных систем. Явление Фарадея-Тиндаля.
5. Светорассеяние. Уравнение Рэлея и его анализ.
6. Светопоглощение. Уравнение Ламберта-Беера. Оптические методы анализа дисперсных систем.
7. Седиментация в дисперсных системах.
8. Монодисперсные и полидисперсные системы. Вид седиментационных кривых для них.
9. Вывод уравнения Стокса для определения размеров частиц суспензии.
10. Кривая распределения частиц суспензии по радиусам для полидисперсной системы.
11. Устойчивость дисперсных систем (агрегативная, седиментационная).
12. Кинетика коагуляции. Смолуховского.
13. Расклинивающее давление и теория ДЛФО.
14. Изменения агрегативной устойчивости при помощи электролитов. Правило Шульце-Гарди. Порог коагуляции.
15. Влияние индифферентных электролитов. Неправильные ряды. Влияние неиндифферентных электролитов. Определение порога коагуляции.
16. Коагуляция золей смесями электролитов. Явление привыкания золей. Коллоидная защита.
Коллоквиум № 4.
Структурно-механические свойства упруговязкопластичных тел. Виды дисперсных систем.
1. Реологические свойства коллоидных систем. Закон Ньютона. Уравнение Пуазейля.
2. Вязкость истинных и коллоидных растворов. Определение вязкости жидкостей. Структурная вязкость. Уравнение Шведова-Бингама и его анализ.
3. Образование, особенности и разрушение структурированных систем.
4. Прочность и вязкость дисперсных систем. Особенности золей и суспензий.
5. Золи и суспензии.
6. Эмульсии. Свойства эмульсий. Устойчивость, получение и разрушение эмульсий.
7. Пены. Свойства и особенности пен. Устойчивость и получение пен.
8. Аэрозоли. Классификация аэрозолей. Образование и свойства аэрозолей.
9. Характеристика систем с твердой дисперсной средой. Твердые пены. Капиллярно-пористые тела.
Коллоквиум № 5.
Коллоидная химия ВМС.
1. Коллоидная химия ВМС. Свойства растворов ВМС.
2. Набухание. Кинетика набухание.
3. Определение молекулярной массы полимера по вязкости. Уравнение Штаудингера и его анализ.
4. Изоэлектрическое состояние полимерных электролитов.
5. Студни и студнеобразование. Характеристика студней и гелей.
6. Свойства гелей и студней.
7. Белки как коллоидные растворы.
8. Особенности и классификация коллоидных ПАВ.
9. Критическая концентрация мицеллообразования.
IV. ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ
Не предусмотрены.
v. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
а) Основная
1. Сумм, Б. Д. Основы коллоидной химии / Б. Д. Сумм. – 2-е изд. – М.: Академия, 2006. – 240 с. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия: учебн. для университетов и химико-технолог. вузов : изд. 3-е, перераб. и доп. / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. – М. : Высш. шк., 2007. – 445 с.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 |
Основные порталы (построено редакторами)