Таблица 3


Название учебной

дисциплины

Знать

Уметь

Дисциплины, предшествующие по учебному плану

Высшая математика

Основы дифференциального и интегрального исчисления

Дифференцировать, интегрировать

Физика

Систему единиц СИ, основные понятия термодинамики, электростатики, оптики

Применять систему СИ, характеризовать  явления на основе законов  физики

Неорганическая химия

Основные понятия и термины общей химии: строение атома, химические связи, классы и основные свойства химических веществ, взаимосвязи между выражениями для концентрации вещества.

Характеризовать и классифицировать химические элементы и соединения по химическим свойствам и реакциям, готовить растворы нужной концентрации.

Органическая химия

Терминологию, основные понятия, законы и принципы органической химии, а также классификацию органических веществ и механизмы типичных реакций между ними.

Характеризовать и классифицировать органические соединения по химическим свойствам и реакциям. Описывать механизмы типичных реакций между органическими соединениями.

Аналитическая химия

Принципы качественного и количественного химического анализа.

Выполнить качественный анализ вещества и количественные определения методами титрования

Последующие дисциплины учебного плана

Физико-химические методы анализа

Основные понятия, законы и методы исследований в физической химии

Применять методы физической химии к исследованиям пищевых продуктов

Биохимия

Основные понятия, законы и методы исследований в физической химии

Применять методы физической химии к исследованиям пищевых продуктов

Специальные дисциплины технологического направления:

Основные понятия, законы и методы исследований в физической химии

Применять методы физической химии к исследованиям пищевых продуктов


Разделы,  составляющие ядро курса и распределение часов по темам и  основным видам занятий приведено в таблице 4.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Таблица 4


Раздел курса

Лекции

Лабораторные

работы

Физическая химия (семестр 3)

Введение. Агрегатное состояние вещества

2

-

1. Химическая термодинамика и химическое равновесие

9

8

2. Фазовое равновесие и учение о растворах

10

16

3. Химическая кинетика

12

6

4. Электрохимия

3

4

Итого:

36

  32
Коллоидная химия  (семестр 4)

Введение. Специфические свойства и методы получения дисперсных систем

7

8

1. Поверхностные явления

8

2. Двойной электрический слой и электрокинетические явления

6

3. Устойчивость дисперсных систем

5

4

4. Структурно - механические свойства дисперсных систем

4

5. Отдельные представители дисперсных систем

6

4

Итого:

34

16

Цели учебной дисциплины

Цели учебной дисциплины описываются в таблице 4

Таблица 4

Номер

  цели

Содержание цели

Студент будет иметь представление о:

1

структуре,  содержании курса и его месте в профессиональной образовательной программе;

2

физическом смысле законов, определяющих направление и скорость процессов в технологии пищевых продуктов;

3

физико-химическом моделировании механизмов химических процессов

4

взаимосвязях между химическими системами, находящимися в различных фазовых состояниях

5

физико - химических основах методов исследования вещества

6

принципиальных направлениях использования методов физической химии в решении проблем экологии

Студент будет знать:

7

фундаментальные законы  химической термодинамики, химического и фазового равновесия, фазовых превращений, методы расчетов термодинамических функций, используемых для оценки направления конкретных самопроизвольно протекающих химических процессов

8

структурообразования  в дисперсных системах, реологии, основополагающие физико-химические свойства высокомолекулярных соединений и растворов коллоидных поверхностно-активных веществ.

9

принципы формальной кинетики; вытекающие из основного постулата химической кинетики и представлений об энергии активации;

10

особенности стадий сложных химических реакций

11

физико-химические свойства поверхности тел, находящихся в различных агрегатных состояниях, сущность явлений, происходящих на границе раздела фаз; основные закономерности поверхностных явлений: адсорбции, адгезии;

12

механизмы возникновения заряда и двойного электрического слоя на границе раздела фаз; методы измерения и расчета электродного потенциала,  соглашение о знаках электродных потенциалов и  гальванических цепях;

13

классификацию и специфические особенности растворов и дисперсных систем: электрокинетические, молекулярно-кинетические и оптические явления;

14

основные закономерности, определяющие механизм взаимодействия между телами, находящимися в различных агрегатных состояниях;  факторы агрегативной и седиментационной устойчивости, а также коагуляции дисперсных сред

15

физико-химические характеристики отдельных представителей свободнодисперсных  систем (золи, суспензии, эмульсии, пены, пасты);

16

законы и факторы, определяющие структурирование в дисперсных  системах, классификацию и свойства структурированных тел.

Студент будет уметь:

17

проводить графическую обработку линейных  опытных зависимостей;

18

рассчитывать изменения термодинамических функций и оценивать направление и полноту протекания химического процесса;

19

выдвигать гипотезу о механизме химической реакции и рассчитывать в рамках теории формальной кинетики порядок этой реакции;

20

выполнять простейшие физико-химические измерения (в том числе: концентраций, потенциала,  вязкости  и др.);

21

классифицировать по физико-химическим характеристикам и параметрам химические  системы, самостоятельно формулируя основания для классификации;

22

согласовать параметры процесса с характеристиками сырья и продукта, оценивать погрешность проводимых им измерений, оценивать границы применимости используемых им в лабораторных работах методов измерения физико-химических констант;

23

обоснованно выбирать методику физико-химического исследования водных  растворов и дисперсных систем, а также способы их получения;

24

обоснованно выбирать способы стабилизации и разрушения дисперсных систем;

25

представлять результаты лабораторных экспериментов по общепринятой в науке и технике форме (в виде таблиц, графиков, функциональных зависимостей).

Студент должен владеть методиками:

Расчета и экспериментального измерения теплоты химической реакции, константы скорости реакции и константы диссоциации слабого электролита, энергии активации, электродвижущих сил, расчета и построения по экспериментальным данным фазовых диаграмм двух - или трех - компонентных систем, расчета и экспериментального определения размеров частиц дисперсных систем, порога коагуляции, критической концентрации мицеллообразования поверхностно-активных веществ, константы скорости набухания полимера, молекулярной массы полимера.


Содержание и структура курса

Описание лекционных занятий приводится в таблице 5

Таблица 5


4.1. Темы лекционных занятий

Часы

Ссылка на

цели курса

Предмет и содержание курса физической и коллоидной химии. Основные разделы и методы физической и коллоидной химии. Значение дисциплины для развития фундаментальных наук и совершенствования  технологии пищевых производств. Исторические этапы развития науки.

1

1- 6, 7-9, 12, 16

Элементы  учения о строении вещества: строение молекул. Поляризация и рефракция. Уравнения Клаузиуса –Моссоти, Лоренц - Лоренца. Идеальные газы. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.  Кристаллические системы. Аморфное состояние.  Жидкое состояние. Химическая термодинамика. Первый закон термодинамики. Подходы к описанию состояния термодинамической системы: термодинамический и квантово-сеханический. Стандартизация терминов и понятий в термодинамике. Термохимические расчеты. Законы Гесса и Кирхгофа.

5

2,4- 7, 11, 14,19
Второй закон термодинамики. Понятие об обратимых и необратимых процессах. Основные формулировки второго закона термодинамики. Статистический характер второго закона термодинамики. Формула Больцмана. Физический смысл энтропии. Энтропия изолированной, закрытой и открытой систем. Изменение энтропии при фазовых  переходах. Мировоззренческое значение второго закона термодинамики.

4
2, 7, 18, 20

Третий закон термодинамики. Постулат Планка. Вычисление абсолютной энтропии. Энтропия и агрегатное состояние вещества.

Объединенное уравнение первого и второго законов термодинамики. Термодинамические функции Свободная энергия и направление химических реакций. Принцип положительной работы. Условия самопроизвольного протекания процесса и химического равновесия. Химический потенциал.

2

2, 7, 18, 20, 23, 24
Химическое равновесие и изменение термодинамических функций. Динамический характер химического равновесия. Влияние внешних условий на химическое равновесие. Вывод уравнений изотермы и изобары химической реакции. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение  изотермы и изобары, как количественные выражения принципа Ле Шателье. Интегрирование уравнения изобары без учета и с учетом температурной зависимости теплового эффекта.

2
2, 4, 7, 18, 20
Формальная химическая кинетика Скорость реакции. Молекулярность и порядок реакции. Закон действия масс и принцип независимости протекания реакций. Кинетические уравнения реакции. Константа скорости. Реакции нулевого, первого, второго порядков. Способы определения порядка реакции. Сложные реакции. Стадийное протекание гомогенных и гетерогенных реакций.  Лимитирующая стадия реакции.

2
2, 3, 8, 9, 11, 19, 23

Теории химической кинетики. Теория активных соударений.  Энергия активации. Зависимость скорости реакции от температуры, уравнение Аррениуса. Вычисление энергии активации. Теория активированного комплекса. Цепные реакции. Простые и разветвленные цепи. Возникновение и обрыв цепей.

Фотохимические реакции. Закон эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход. Цепные  и  сенсибилизированные реакции. Примеры фотохимических реакций.

3

3,8,9-11, 19

Особенности кинетики каталитических реакций. Энергия активации каталитических реакций. Общие свойства катализаторов. Специфичность катализаторов. Влияние катализаторов на энергию активации.

Гомогенный катализ и его механизм. Реакции в растворах, влияние растворителя. Разновидности катализа:  кислотно-основной,  ферментативный.

  Гетерогенный катализ. Структура поверхности катализатора.  Механизм и кинетика гетерогенных каталитических реакций на равнодоступной поверхности.

2
2, 3, 9, 19, 20

Равновесия в растворах электролитов. Единая схема электролитической диссоциации по Измайлову.  Термодинамика растворов электролитов.

Электропроводность растворов. Удельная и молярная электропроводности, зависимость их от концентрации для сильных и слабых электролитов. Практическое использование измерений электропроводности.

3
2 – 7,  12

Основные понятия электростатической теории сильных электролитов. Анализ уравнения, связывающего коэффициент активности ионов электролитов с ионной силой растворов.

2

4, 11, 20, 22

Термодинамическая теория ЭДС. Возникновение электродных  потенциалов и двойного электрического слоя.  Гальванические и электрохимические цепи. Термодинамическое вычисление электродвижущей силы (Э. Д.С.) гальванического элемента. Соглашение о знаках электродных потенциалов и гальванических цепях. Зависимость  Э. Д.С.  от температуры. Выражение электродного потенциала  для  электродов различных типов. Стандартные потенциалы. Электролиз. Напряжение разложения. Законы Фарадея. Коррозия материалов. Защита от коррозии.

4

2, 5, 7, 10, 18, 20

Фазовые переходы Условия термодинамического равновесия  между фазами. Правило фаз.

Однокомпонентные системы. Связь между теплотой фазового перехода и давлением. Уравнением Клаузиуса-Клайперона. Давление насыщенного пара. Диаграммы состояния воды и серы.

Двухкомпонентные системы. Физико-химический анализ.  Равновесие в двухкомпонентных системах. Равновесие в системах: газ - жидкость,  жидкость - жидкость.

2

2, 7, 13, 18, 20, 21
Учение о растворах. Роль межмолекулярного и химического взаимодействий, понятие о сольватации. Механизм  и  термодинамика растворения. Парциальные мольные величины. Химический потенциал компонента в идеальных и в неидеальных растворах.

Растворы газов в жидкостях. Влияние давления и температуры  на растворимость газов в жидкостях.

Разбавленные растворы. Закон Рауля. Растворы твердых тел в жидкостях. Эбуллиоскопия, криоскопия. Осмос и осмотическое давление. Значение осмоса в технологии пищевых продуктов.

3

4, 5, 18,  20 - 22

Концентрированные растворы. Отклонение от законов Рауля и их причины. Законы Коновалова. Диаграммы давление - состав и температура кипения-состав. Азеотропные смеси. Перегонка и ректификация. Диаграммы общее давление - состав и температура кипения - состав для системы с экстремумами. Диаграмма состав раствора - состав пара. Перегонка растворов с минимумом и максимумом температуры кипения.

3

4, 5, 18 20-21

Фазовое равновесие в конденсированных системах. Диаграммы растворимости двухкомпонентных систем. Системы с полной взаимной нерастворимостью в твердом и жидком состоянии с простой эвтектикой; с ограниченной и неограниченной растворимостью в твердом состоянии. Системы, используемые в качестве холодильных рассолов и растворы для посолов.

2

4, 5, 8, 20-22

Общенаучное и практическое значение науки о поверхностных явлениях и дисперсных системах. Основные понятия науки и классификации дисперсных систем: по дисперсности, агрегатному состоянию, структуре, межфазному взаимодействию. Специфика свойств дисперсных систем. Получение дисперсных систем.

4

1-6,  7,12-16, 21-25

Общая характеристика поверхностных  явлений. Сравнительная характеристика физической и химической адсорбции. Уравнение Фрейндлиха. Изотерма адсорбции.  Теплота адсорбции.  Кинетика адсорбции. Адгезия, когезия,  капиллярная конденсация, смачивание поверхностей. Поверхностное натяжение. Адсорбция на границе раствор-газ. Уравнение адсорбции Гиббса. Поверхностная активность. Адсорбция органических молекул. Понятие о ПАВ.

4

2, 3, 9, 11, 13, 18,19, 22

Теория адсорбции Ленгмюра. Адсорбция на гладких и пористых поверхностях твердых тел. Адсорбция электролитов на твердых поверхностях.  Правило Пескова-Фанетта-Фаянса. Понятие о многослойной адсорбции. Теория Поляни. Теория  БЭТ.

4

2, 3, 9, 11, 13, 18,19, 22

Оптические явления в  дисперсных системах. Рассеивание и флуоресценция  света. Уравнение Рэлея. Абсорбция света дисперсными системами.

2

13, 20, 22,2
Двойной электрический слой и электрокинетические явления. Теории двойного электрического слоя Гуи-Чэпмена, Штерна. Представление Грэма.

Электрофорез. Потенциал и ток течения. Потенциал седиментации. Электрокинетический потенциал

3
5, 10, 9, 12, 14, 16, 18, 19, 20, 22

Термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости. Седиментация в дисперсных системах.  Коагуляция типично гидрофобных коллоидов. Кинетика коагуляции. Теория Смолуховского Изотермическая перегонка в дисперсных системах. Теория устойчивости гидрофобных коллоидов ДЛФО. Пептизация.

4

2, 7-9, 12- 16, 19, 24

Структурно-механические свойства дисперсных систем.  Расклинивающее давление. Структурированные системы. Классификация и свойства. Образование и разрушение структурированных систем. Вязкость и упругопластические свойства дисперсных систем. Гели. Тиксотропия.  Полимеры. Эластичность и пластичность полимеров.

4

14, 16, 24

Отдельные представители дисперсных систем. Золи, суспензии, эмульсии, пены.  Молекулярные коллоиды (ВМС). Строение и свойства, стабилизация и разрушение. Взаимодействие  с  растворителем.  Мицеллообразование. Строение мицелл. Мицеллы ПАВ в водных растворах. Моющее  действие мыл. 

3

14- 16,  22-24

Проблемы химической экологии. Охрана воздушного и водного бассейна от выбросов отходов промвшленного производства и жизнедеятельности человека.. Природные воды и их состав. Сточные воды и их состав. Основные способы водоподготовкии очистки сточных вод. Охрана водного бассейна.

2

2-4, 7- 8, 11, 12-16, 22, 24


Содержание лабораторных занятий

Учебные задания, согласованные с целями курса, а также деятельность студента при выполнении  лабораторных работ приведены в таблице 6.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5