Программа по изучению курса физической и коллоидной химии Методические указания для изучения дисциплины. Варианты для контрольных заданий



страница1/8
Дата14.08.2016
Размер1.76 Mb.
ТипПрограмма
  1   2   3   4   5   6   7   8


Министерство сельского хозяйства и продовольствия

Российской Федерации

Кубанский государственный аграрный университет

Кафедра органической и физколлоидной химии

 


ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Методические указания и варианты заданий контрольных работ для студентов заочной формы обучения биологических специальностей

 

Краснодар



2007

УДК 541.18(076.5) 

Составители: доц. Губанова Н.Я., доц. Третьякова О.Н.
Рецензент: профессор, д-р хим. наук Доценко С.П. (КубГАУ)
Одобрено на заседании кафедры органической и физколлоидной химии (протокол №       от         )

Утверждено методической комиссией факультета защиты растений, агрохимии и почвоведения

(протокол №       от         )

СОДЕРЖАНИЕ

стр.


Программа по изучению курса физической и коллоидной химии……..

Методические указания для изучения дисциплины. Варианты для

контрольных заданий……………………………………………………..

Тема 1. Агрегатное состояние вещества…………………………………

Основные законы и уравнения. Примеры решения задач …….

Задачи для индивидуальных заданий…………………………..

Тема 2. Химическая термодинамика и термохимия……………………..

Основные законы и уравнения. Примеры решения задач……..

Задачи для индивидуальных заданий……………………………

Тема 3. Химическая кинетика……………………………………………..

Основные законы и уравнения. Примеры решения задач………

            Задачи для индивидуальных заданий……………………….

Тема 4. Химическое равновесие…………………………………………..

            Основные законы и уравнения. Примеры решения задач…

            Задачи для индивидуальных заданий……………………….

Тема 5. Фотохимические процессы………………………………………   

     Основные законы и уравнения. Примеры решения задач…….

     Задачи для индивидуальных заданий……………………………

Тема 6. Растворы неэлектролитов………………………………………

     Основные законы и уравнения. Примеры решения задач……..

     Задачи для индивидуальных заданий……………………………

Тема 7. Растворы электролитов…………………………………………..

     Основные законы и уравнения. Примеры решения задач………

     Задачи для индивидуальных заданий…………………………….

 Тема 8. Водородный показатель. Буферные растворы………………….

      Основные формы и уравнения. Примеры решения задач……..

      Задачи для индивидуальных заданий……………………………

 Тема 9. Электрохимия…………………………………………………….

Основные формулы и уравнения. Примеры решения задач……

      Задачи для индивидуальных заданий……………………………

Тема 10.Поверхностные явления. Адсорбция……………………………

               Основные формулы и уравнения. Примеры решения задач……

Задачи для индивидуальных заданий……………………………

Тема 11. Коллоидная химия…………………………………………………

       Основные формулы. Примеры решения задач……………………

       Задачи для индивидуальных заданий……………………………..

Приложение…………………………………………………………………..

Список литературы…………………………………………………………..


ПРОГРАММА ПО ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ

для  высших сельскохозяйственных учебных заведений по направлениям

                                           110101 Агрохимия и почвоведение;

                                           110201 Агрономия;

                                           110202 Плодоовощеводство и виногрдарство;

                                           110203 Защита растений;

  110102 Агроэкология
ВВЕДЕНИЕ

Предмет физической и коллоидной химии. Значение физической и коллоидной химии в биологической и сельскохозяйственной науках. Роль физической и коллоидной химии в выполнении работ по химизации сельского хозяйства и защиты окружающей среды.

1.  АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

Состояния вещества: газообразное, жидкое, твердое. Законы идеальных газов. Уравнение состояния идеального газа. Кинетическая теория газов. Скорость молекул и закон распределения скоростей. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Твердое состояние. Кристаллические системы. Различные типы решеток. Аморфное состояние. Жидкое состояние.

2.ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕРМОХИМИЯ

Система и внешняя среда. Изолированная, закрытая и открытая системы. Обмен энергией и веществом между системой и внешней средой. Различные формы энергии. Параметры состояния. Обратимые и необратимые превращения. Функции состояния.

Первый закон термодинамики. Закон сохранения энергии. Внутренняя энергия. Процессы при постоянном объеме. Процессы при постоянном давлении. Энтальпия. Приложение первого закона термодинамики к хими-ческим процессам. Тепловой эффект реакции. Стандартное состояние. Термохимия. Закон Г. И. Гесса. Реакции образования. Энтальпия образования. Определение теплот реакций из энтальпий образования.

Второй закон термодинамики. Энтропия, ее изменение в обратимых и необратимых процессах. Энтропия изолированной, закрытой и открытой системы. Энтропия Вселенной. Энтропия в биологических системах. Изменение энтропии при синтезе органического вещества зеленым листом растений. Статистическая интерпретация энтропии. Формула Больцмана.

Третий закон термодинамики. Абсолютная энтропия Расчет абсолютной энтропии чистых веществ. Энтропия и структура вещества.

Свободная энергия при постоянном давлении (энергия Гиббса). Полезная работа (энергия Гельмгольца). Свободная энергия и направление химических реакций. Стандартная свободная энергия образования соединений.


3. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ

Скорость химических реакций в газах и растворах: Средняя и мгновенная скорость химических реакций, Влияние концентрации на скорость реакций. Порядок и молекулярность реакций. Элементарные моно-, би- и тримолекулярные реакции. Определение порядка реакции. Количественные соотношения между скоростью реакции и концентрацией реагентов. Константа скорости химической реакции.

Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа и уравнение Аррениуса. Теория Аррениуса. Активированный комплекс. Энергия активации. Определение энергии активации.

    Катализ и его значение в современной химической технологии. Основные принципы катализа (неизменность положения равновесия, участие катализатора в химической реакции, снижение энергии активации и избирательность действия). Классификация каталитических процессов. Гомогенный катализ.

Гетерогенный катализ. Роль неоднородности поверхности в катализе. Роль адсорбции в гетерогенно-каталитических реакциях. Теории каталитических процессов.

Ферментативный катализ, его особенности и значение в биологических процессах.

4. ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Фотохимические, темновые и радиационно-химические реакции. Законы Гротгуса-Дрепера и Ламберта-Бера. Возбуждение, ионизация и диссоциация молекул при взаимодействии света с веществом. Энергия поглощенных квантов. Закон фотохимической экви­валентности Эйнштейна. Понятие о квантовом выходе. Сенсибилизированные реакции.

Синтез органического вещества растениями под воздействием хлорофилла как сенсибилизатора. Работы К. А. Тимирязева. Значение фотосинтеза.

5.ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ

Равновесное состояние. Истинное устойчивое химическое равновесие и изменение термодинамических функций. Динамический характер равновесия. Влияние внешних условий на равновесие, принцип Ле-Шателье. Изменение свободной энергии химической реакции между идеальными газами в зависимости от парциальных давлений этих газов. Константа химического равновесия и связь ее с изменением свободной энергии.

6. РАСТВОРЫ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Определение понятия «раствор». Способы выражения состава растворов.

Разбавленные растворы. Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором. Температура замерзания разбавленных растворов. Криоскопия. Законы Рауля. Применение криоскопического метода для определения концентрации раствора и молекулярной массы растворенного вещества. Температура кипения разбавленных растворов. Эбулиоскопия. Осмос. Осмотическое давление разбавленных растворов. Закон Вант-Гоффа. Биологические процессы и осмос. Определение осмотического давления растворов с помощью криоскопии.


7. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Возникновение ионов в растворах. Процессы сольватации (гидратации). Слабые и сильные электролиты. Теория Аррениуса. Развитие теории сильных электролитов в работа Дебая и Хюккеля. Активность, коэффициент активности, ионная сила раствора. Развитие понятия кислоты и основания. Сила кислот и оснований. Количественное определение кислотности водных растворов. Понятие рН , рОН и рК растворов. Расчет рН кислых и щелочных растворов. Буферные системы, их состав и механизм буферного действия. Расчет рН буферных систем. Буферная емкость, влияние на нее различных факторов. Природные буферные системы.

Проводники первого и второго рода. Удельная электропроводность, зависимость от разбавления. Эквивалентная электропроводность, Эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении. Применение закона действующих масс к слабым электролитам. Закон разбавления Оствальда. Скорости движения ионов. Закон независимости движения ионов (закон Кольрауша). Подвижность ионов.

Практическое применение электропроводности. Определение степени и константы диссоциации слабых электролитов, определение коэффициента электропроводности сильных электролитов. Определение растворимости труднорастворимых солей, кондуктометрическое титрование. Применение электропроводности для определения влажности сельскохозяйственных продуктов и почв, а также динамики солевого режима почв.

 

8. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ



Возникновение потенциала на границе раздела фаз. Двойной электрический слой и его строение; влияние концентрации, заряда металла и температуры. Уравнение Нернста. Электродные потенциалы и ЭДС гальванических элементов. Нормальный (стандартный) потенциал. Водородный электрод. Ряд напряжений. Хлорсеребряный, каломельный электроды. Электроды индикаторные (измерительные) и вспомогательные (сравнения). Окислительно-восстановительные электроды и цепи. Окислительно-восстановительный потенциал почв, его измерение. Измерение электродвижущих сил. Диффузионный потенциал.

 Потенциометрический метод измерений рН. Стеклянный электрод с водородной функцией. Потенциометрическое титрование. Стеклянные электроды с другими функциями.

 Мембранные электроды с различными функциями. Биологические мембраны, их роль в жизни растений и животных.

 

9.  ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ



 Свободная энергия системы и величина поверхности. Поверхностное натяжение жидкостей и твердых тел. Способы уменьшения  свободной энергии системы. Физическая и химическая адсорбции.

 Адсорбция на поверхности раздела твердое тело-газ и твердое  тело-раствор. Изотерма адсорбции, уравнение Фрейндлиха, Ленгмюра, БЭТ-изотерма. Адсорбция на границе раздела жидкость-газ,  раствор-газ. Уравнение Гиббса. Поверхностно- активные и поверхностно- неактивные вещества. Ориентация молекул в поверхностном слое. Гидрофильные и гидрофобные поверхности. Смачивание.  Краевой угол смачивания. Уравнение Лапласа. Поверхностное натяжение на границе раздела трех фаз. Коэффициенты растекания. Адсорбция электролитов. Правило Фаянса-Пескова. Обменная адсорбция. Уравнение Никольского.

Адсорбционные процессы в почвах, растениях.

 

10. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА



 Возникновение, предмет и значение коллоидной химии. Коллоидные системы и их получение

Дисперсная фаза и дисперсная среда. Природа коллоидных систем. Гетерогенные высокодисперсные системы и высокомолеку­лярные соединения.

Вязкость растворов ВМС; зависимость от рН среды. Изоэлектрическое состояние. Нарушение устойчивости растворов. Расслоение, высаливание, коацервация. Лиотропные ряды. Растворы полиэлектролитов. Коллоидные электролиты.

             Гели. Студни. Полуколлоиды

Процессы структурообразования в растворах ВМС. Получение студней и гелей. Застудневание. Свойства студней. Синерезис. Полуколлоиды. Коллоидные поверхностно-активные системы. Белковые, белково-коллоидные и другие мембраны и их роль в живом организме. Тиксотропия.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ


Методические указания, примеры решения задач и задание для контрольной работы даны по отдельным разделам программы.

К выполнению контрольного задания приступайте только после проработки данной темы или раздела по учебнику, согласно вопросов программы, а также, рассмотрев решения типовых задач, приведенных в методических указаниях.



Каждый студент выполняет задание согласно своему варианту, определяемому по двум последним цифрам шифра своей зачетной книжки.

Обратите внимание на то, что данные некоторых задач представлены в обобщенных таблицах и имеют общее условие ( например, задачи N 1-15, 21-25, 21-31 и другие). Для каждой из этих задач числа для расчета нужно брать в таблице против номера задачи, соответствующей вашему варианту.



Если в задачах не приводятся соответствующие табличные данные, их следует искать в приложении в необходимых таблицах.

При выполнении контрольной работы обязательно необходимо:

        - указывать свой вариант,

        - записать номер соответствующей ему задачи и условия задачи и вопроса,

       - письменно дать подробный ответ на вопрос и решение задачи. При решении задачи необходимо указывать единицы измерений взятых для расчета величин.

 

                    ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ



                      Вари-                             НОМЕРА ЗАДАЧ

                      ант

   

 


00

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

11

12

  1

  2

  3

  4

  5

  6

  7

  8



  9

10

12

13

13

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

206

207

208

209

210

211

212

213

214

215

216

217

218

222

223

224

225

226

227

228

229

230

231

232

233

234

242

243

244

245

246

247

248

249

250

251

252

253

254 

13

14

29

59

79

131

149

169

219

235

255

14

15

30

60

80

132

150

170

220

236

256

15

1

31

61

81

133

151

171

221

237

242

16

2

32

62

82

134

152

172

206

238

243

17

3

33

63

83

118

153

173

207

239

244

18

4

34

64

84

119

154

174

208

240

245

19

5

35

65

89

120

155

175

209

241

246

20

6

36

46

90

121

136

176

210

222

247

21

7

16

47

91

122

137

177

211

223

248

22

8

17

48

92

123

138

178

212

224

249

23

9

18

49

93

124

139

179

213

225

250

24

10

19

50

94

125

140

180

214

226

251

25

11

20

51

95

126

141

186

215

227

252

26

12

21

52

96

127

142

187

216

228

253

27

13

22

53

97

128

143

188

217

229

254

28

14

23

54

98

129

144

189

218

23»

255

29

15

24

55

99

130

145

190

219

231

256

30

1

25

56

100

131

146

191

220

232

242

31

2

26

57

101

132

147

192

221

233

243

32

3

27

58

102

133

148

193

206

234

244

33

4

28

59

103

134

149

194

207

235

245

34

5

29

60

104

135

150

195

208

236

246

35

б

30

61

105

118

151

196

209

237

247

36

7

31

62

66

119

152

197

210

238

248

37

8

32

63

67

120

153

198

211

239

249

38

9

33

64

68

121

154

199

213

240

250

39

10

34

65

69

122

155

201

214

241

251

40

11

35

46

70

123

136

203

215

222

252

41

12

36

47

71

124

137

204

216

224

253



Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница