Рабочая программа учебной дисциплины “Физическая и коллоидная химия” направление 271200 (655700). Технология продовольственных продуктов специального назначения и общественного питания специальность 260501 Технология продуктов общественного питания» Квалификация выпускника инженер (стр. 5 )

d. нельзя.

21.  Молекулы полимера будут эффективнее повышать относительную вязкость:

  а. в воде.

  в. в водном растворе индифферентной соли

22.  Коллоидно-дисперсные свойства глобулярных белков определяют главным образом:

а. структура молекул и конформационные процессы;

в. значительные размеры и массы молекул;

23. В общей классификации дисперсных систем растворы полуколлоидов следует отнести к:

  a. лиофобным золям;

  b. лиофильным золям;

  c. растворам низкомолекулярных веществ;

  d. микрогетерогенным системам. 

24. Необходимым и достаточным  условием получения устойчивой эмульсии является взаимная нерастворимость образующих ее жидкостей:

a. да;

b. нет.

4.2. Содержание  разделов дисциплины

  1. Введение, элементы учения о строении вещества

Предмет и содержание курса физической химии. Значение физической химии для технологии пищевых производств.

Элементы учения о строении вещества: строение молекул. Поляризация молекул в постоянном и переменном электрическом  поле. Уравнения  Клаузиуса - Моссоти, Лоренц - Лорентца и Дебая. Дипольный момент и его экспериментальное определение. Молярная рефракция. Диэлектрический нагрев.

2.Химическая термодинамика

Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия, теплота и работа. Теплоты процессов при постоянном объеме и давлении. Энтальпия. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Теплоты образования и сгорания. Стандартные теплоты. Зависимость теплового эф­фекта от температуры. Уравнения Кирхгофа. 

Второе начало термодинамики, его математическое выражение. Энтропия. Статистическое истолкование понятия энтропии. Связь энтропии с термодинамической вероятностью. Применение второго начала термодинамики и изобарно - (изохорно-) изотермическим процессам. Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Определение направления процесса  и условий равновесия. 

Третье начало термодинамики (постулат Планка). Вычисление абсолютной энтропии.

Химическое равновесие. Константы равновесия и способы их выражения.

Константы равновесия гетерогенных реакций. Уравнение изотермы химической реакции. Зависимость константы равновесия от температуры. Уравнение изобары и изохоры химической реакции.

3.Фазовое равновесие

Условия термодинамического равновесия между фазами. Понятие фаза, число компонентов, число степеней свободы. Правило фаз Гиббса. 

Однокомпонентные системы. Диаграммы состояния воды. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса, вывод и интег­рирование. 

Двухкомпонентные системы.

Общая характеристика растворов. Идеальные растворы. Закон Рауля. Отклонения от закона Рауля. Осмотическое давление растворов неэлектролитов. Термодинамика растворов. Диаграмма давление-состав. Фазовая диаграмма кипения. Первый закон Коновалова. Перегонка и ректификация. Азеотропные смеси. Второй закон Коновалова. Ограниченная взаимная растворимость жидкостей. Влияние температуры на растворимость. Несмешивающиеся жидкости. Перегонка в водяным паром. Распределение третьего компонента между двумя растворителями. Растворы газов в жидкости. Термический анализ. Диаграммы плавкости (сплавы) и кривые охлаждения. Виды диаграмм плавкости.

4. Химическая кинетика. 

Скорость химической реакции. Кинетическое уравнение. Порядок реакции. Реакция нулевого, первого, второго и третьего порядка. Методы определения порядка реакции. Молекулярность элементарного акта. Причины несовпадения молекулярности и порядка реакции. Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Экспериментальное определение энергии активации. Сложные реакции: обратимые, параллельные, последовательные. Сопряженные реакции. Цепные реакции: неразветвленные и раз­ветвленные.  Стадии цепных реакций. Роль радикалов. Фотохимические реакции. Закон эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход. Химическое воздействие излучений высоких энергий. Теории элементарного акта химической реакции: теория активных соударений в теории активированного комплекса.

5. Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ.

Стадии гомогенного и гетерогенного катализа. Влияние катализатора на энергию активации. Изменение энергии при гомогенном и гетерогенном катализе. Отрицательный катализ и автокатализ.

6. Электрохимия.

Растворы электролитов. 

Теория электролитической диссоциации Аррениуса. Основные положения теории сильных электролитов Дебая и Хюккеля. Активность, коэффициент активности. Зависимость коэффициента активности от ионной силы. Электропроводимость растворов. Удельная и эквивалентная электропроводимость, их зависимость от концентрации. Закон независимого движения ионов. Подвижность ионов. Практическое применение метода электропроводности. Осмотическое давление растворов электролитов.

Электродные процессы. Гальванические элементы. Возникновение потенциала на границе раздела фаз. Строение двойного электрического слоя. Уравнение Нернста для электродного потенциала. Гальванический элемент. Уравнение Нернста для электродвижу­щей силы (ЭДС) элемента Якоби. Электроды 1-го, 2-го рода, редокс - электроды. Стандартный потенциал. Типы гальванических элемен­тов: химические и концентрационные. Практическое использование метода потенциометрии

7. Поверхностные явления.

Поверхностная энергия. Сорбционные процессы. Адсорбция на границе твердое тело - газ. Изотерма адсорбции. Уравнение Фрейндлиха. Теория мономолекулярной адсорбции. Уравнение Лэнгмюра и его анализ. Адсорбция на границе твердое тело - раствор. Типы адсорбентов. Иониты. Тепловые эффекты при адсорбции. Адсорбция на границе раствор-газ. Поверхностно - активные вещества. Уравнение Гиббса. Правило Траубе. Уравнение Шишковского. Строение монослоев. Адсорбционное понижение твердости. Хроматография.

8. Коллоидное состояние.

Основные особенности коллоидного состояния. Классификация дисперсных систем. Образование двойного ионного слоя. Правило Фаянса - Паннета - Пескова. Электрокинетические явления. Строение двойного электрического слоя. Электрокинетический потенциал и его определение. Строение мицеллы. Молекулярно - кинетические и оптические свойства коллоидных систем. Броуновское движение. Диффузия. Седиментационое равновесие. Опалесценция. Уравнение Рэлея и его анализ. Ультрамикроскопия.

9. Стабилизация и коагуляция дисперсных систем. 

Факторы устойчивости коллоидных систем. Расклинивающее давление. Концентрационная и нейтрализационная коагуляция. Коагуляция электролитами. Кинетика коагуляции. 

Структурообразование в дисперсных системах. Вязкость свободно - дисперсных систем. Связно - дисперсные системы. Структурная вязкость. Гели. Тиксотропия. Реологические кривые для аномально вязких жидкостей.

10. Микрогетерогенные дисперсные системы.

Эмульсии. Классификация. Стабилизация эмульсий. Разрушение эмульсий. Пены, их стабилизация и разрушение. Пены и эмульсии в пищевой технологии. Суспензии, их стабилизация. Аэрозоли. Получение, свойства и способы разрушения. Взрывы пыли. Порошки их текучесть. Их значение в мукомольной промышленности.

11. Коллоидные поверхностно-активные вещества.

Факторы, влияющие на переход молекулярной формы в мицеллярную.

Строение мицелл мыла. Солюбилизация. Моющее действие мыл.

12. Высокомолекулярные соединения и их растворы.

Высокомолекулярные соединения, особенности строения их молекул. Гибкость молекул. Эластичность и пластичность полимеров. Вулканизация. Агрегатное состояние.

Растворы высокомолекулярных соединений. Растворение полимеров. Сольватация молекул. Ассоциация молекул в растворах полимеров. Особенности осмотического давления и вязкости у растворов полимеров. Методы определения молекулярной массы. Набухание. Степень. Кинетика набухания. Давление набухания. Студни.

Приложение 1

Образцы контрольных вопросов, задач и тестов

Задачи - тест

Химическая  реакция протекает при 298 К и давлении 1 атм (101325 Па). 

Рассчитайте изменения термодинамических функций, указанных в таблице. Вид реакции и вариант, соответствующий фамилии студента в групповом журнале, см. в таблице. Выберите правильное утверждение из приведенных ниже: Реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении. Реакция протекает самопроизвольно в обратном направлении. Реакция одновременно протекает и в прямом и в обратном направлениях. Реакция в принципе не может протекать ни в прямом ни в обратном направлении.

Таблица

Исходные данные для термохимических расчетов

Вариант	Химическая реакция	Определите
1	2NO2  =2NO (г) +О2	ΔHο,  ΔUο.
2	CaC2(к) + 3CO(г) = CaCO3(к) + 4C	ΔGο ΔНο
3	2HCl (г) + H2(г) = Cl2	ΔGο ΔАο
4	2CO2 (Г) =2CO(г)+ O2 (г)	ΔGο ΔSο
5	2H2 +CO = CH3OH(г)	ΔHo, ΔSo,

Вопросы

Сформулируйте  закон сохранения энергии, понятия термодинамическая система, виды энергии и  их классификации Выведите уравнение изотермы химической реакции Как тепловой эффект химической реакции зависит от температуры? Приведите уравнение Кирхгофа и условия его интегрирования. Приведите основные формулировки второго закона термодинамики. Раскройте физический смысл второго закона термодинамики. Почему второй закон термодинамики имеет статистический характер?

Задание, связанное с записью

цепи гальванического элемента

Предложите гальваническую цепь для элемента, с известным ионно-металлическим  электродом.  Напряжение цепи и состав известного электрода показаны в таблице. Напишите уравнения, описывающие электродные процессы, протекающие  в замкнутой правильно выбранной цепи.

В вариантах ответов для известного электрода металл, соль и ее концентрация обозначены как: Ме (И), соль (И),  си.  Для неизвестного электрода введены обозначения: Ме (х), соль (х),  сх.  Плотность полученных растворов примите равной 1.

Варианты ответов:

Ме (И) | соль (И), си || соль (х), сх  | Ме (И) Ме (И) | соль (И),  сх|| соль (И), си | Ме (И) Ме (х)  | соль (И),  сх|| соль (И), си | Ме (И) Ме (х)  | соль (х),  сх|| соль (И), си | Ме (И)

Таблица

Исходные данные для записи гальванической цепи.

Вариант	Напряжение, ± 0,15 в	Формула соли, кислоты (соль И)	Аналитическая  концентрация, (си)
1	0,4	CuSO4×5H2O	10 %
2	0,5	CdSO4	0,1 н
3	0,6	CuCl2	5%
4	0,7	Ni(NO3)2	0,2 М
5	0,9	BiSO4	0,2 моль/кг

Вопросы - тесты

Предложите уравнение реакции для получения мицеллы неорганического золя на основе  агрегата заданного химического состава. Обоснуйте выбор реакции. Приведите названия  составных частей мицеллы. Формулу соединения, образующего агрегат, смотрите в таблице.

Вариант	Формула агрегата	Заряд частицы
1	CuСO3	отрицательный (-)
2	Al(OН)3,	положительный (+)
3	Ba SO4	+
4	Cu(OH)2	+
5	Fe(OH)3	-

Выберите правильный ответ из следующих вариантов:

Адсорбционный слой из потенциалобразующих ионов и диффузный слой составляют двойной электрический слой (ДЭС). Адсорбционный слой из противоионов и диффузный слой составляют ДЭС. Адсорбционный слой из потенциалобразующих ионов и адсорбционный слой из противоионов составляют ДЭС. Диффузный слой соответствует ДЭС. Адсорбционные слои и диффузный слой составляют ДЭС.

Тест

  К смеси бензол + вода добавили вещество, которое хорошо растворяется в воде.  Существует ли какое-либо соотношение между химическими потенциалами  этого вещества  в бензоле и воде в случае установления гетерогенного равновесия.

Выберите правильный ответ из приведенных ниже:

Не существует. Существует:  химический потенциал вещества В больше в бензоле Существует:  химический потенциал вещества В больше в воде. Существует:  химические потенциалы вещества В в обеих фазах одинаковы.

Образец экзаменационных билетов

Министерство образования РСФСР	Форма У-16 Экзаменационный билет  N 1 По дисциплине  Коллоидная химия
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ	Факультет  ЭМ  Курс  2

Содержание и задачи курса.  Общенаучное и практическое значение науки о дисперсных системах. Исторические этапы развития науки. Мицеллообразование. Строение мицелл. Мицеллы ПАВ в водных растворах. Моющее  действие мыл. Красные кровяные шарики человека имеют форму диска диаметром 7,5 мкм, толщиной 1,6 мкм. Вычислите приведенный радиус кровяных шариков, их дисперсность и удельную поверхность.

Составил________________________Дата____________________2005 г.

Утверждаю:  Зав. кафедрой_______________________