Федеральное агентство по образованию
ФГОУ СПО «Каменский химико-механический техникум»
(ФГОУ СПО «КХМТ»)
Методические указания и контрольные задания
по дисциплине
Физическая и коллоидная химия
для студентов специальности 240505 (2511)
«Технология высокомолекуллярных и высокоэффективных
соединений и устройств»,
заочное отделение
2009 г.
Цели и задачи дисциплины.
Физическая и коллоидная химия является одним их важнейших разделов химии.
Курс «Физическая и коллоидная химия» ставит своей целью дать студентам знания основных термодинамических и физико-химических закономерностей протекания химических процессов, способов управления ими в производственных условиях.
В данных методических указаниях раскрывается рекомендуемая последовательность изучения курса, а также показывается распределение учебного времени между темами дисциплины.
Программа состоит из двух разделов «Физическая химия» и «Коллоидная химия». В первый раздел входят следующие темы «Агрегатное состояние вещества», «Химическая термодинамика», «Химическая кинетика», «Катализ», «Фазовое равновесие», «Растворы», «Электрохимия».
В теме «Химическая термодинамика» студенты знакомятся детально с современными методами расчета термодинамических свойств веществ и химического равновесия. С помощью термодинамических расчетов оценивается возможность, направление и пределы самопроизвольного течения процессов в заданных условиях.
В разделе химической кинетики вскрывается механизм реакций, что дает возможность управлять ими. Большое внимание при изложении материала по кинетике уделяется факторам, влияющим на скорость химических реакций. Подробно рассматриваются гомогенные и гетерогенные реакции, каталитические процессы, учитывается их использование в технологии.
Термодинамические, кинетические расчеты используются в теоретических основах химической технологии для описания технологических процессов.
Второй раздел рабочей программы «Коллоидная химия» включает изучение химии поверхностных явлений и дисперсных систем. Это направление химии открывает широкие возможности для развития современных технологий.
Лабораторный практикум знакомит с методами и приборами физико-химических исследований, с методикой выполнения необходимых расчетов, обоснованием определенных закономерностей, дает навык научно-исследовательской работы в целом.
Программой курса предусмотрены практические занятия, в рамках которых студенты выполняют работы по решению задач.
Содержание курса физической химии строится на базе знаний по химии, физики и математики в объеме учебной программы техникума по данной специальности.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
Государственный образовательный стандарт профессионального образования определяет определенные требования к минимуму содержания и уровню подготовки студентов. Так, в результате изучения «Физической и коллоидной химии» студенты должны:
иметь представления об основных термодинамических и физико-химических закономерностях, физико-химических методах анализа;
знать основные свойства агрегатных состояний вещества, первое и второе начала термодинамики и их применение в химических процессах, способы управления химико-технологическими процессами, основные свойства коллоидных растворов, их молекулярно-кинетические свойства;
уметь рассчитывать параметры газов и газовых смесей, теплофизические и электрохимические характеристики веществ, применять таблицы стандартных термодинамических величин для расчета тепловых эффектов химических реакций.
Усвоение материала опирается на знания, полученные студентами при изучении математики, физики, неорганической, органической и аналитической химии, и обеспечивает подготовку к изучению дисциплин «Общей химической технологии», «Процессов и аппаратов химической промышленности».
В процессе самостоятельной работы следует пользоваться конспектами лекций по дисциплине и материалами практических занятий, а также индивидуальными консультациями преподавателя по наиболее сложным вопросам курса.
Перечень разделов дисциплины
и распределение часов по видам учебных занятий
для заочного отделения.
| Наименование разделов и тем | Макс. учебная нагрузка студента, час | Количество аудиторных часов при очной форме обучения | Самостработа студента | |||
| Всего | Лаб. раб. | Практ. заня- тия | Контр. работы | |||
| Введение. Предмет и задачи «Физической и коллоидной химии» | 3 | 1 |
|
|
| 2 |
| Раздел 1. Физическая химия. | 128 | 24 | 6 | 4 |
| 104 |
| 1.1. Молекулярно-кинетическая теория агрегатных состояний вещества. | 22 | 4 | 1 | 1 | 18 | |
| 1.2. Основы химической термодинамики. | 25 | 5 | 1 | 2 | 20 | |
| 1.3. Химическая кинетика. | 10 | 2 | 1 | 8 | ||
| 1.4. Катализ. | 10 | 2 | 8 | |||
| 1.5. Химическое равновесие. | 10 | 2 | 1 | 8 | ||
| 1.6. Фазовое равновесие. | 10 | 2 | 1 | 8 | ||
| 1.7. Растворы. | 19 | 3 | 1 | 16 | ||
| 1.8. Электрохимия. | 22 | 4 | 1 | 18 | ||
| Раздел 2. Коллоидная химия | 43 | 7 |
| 2 |
| 36 |
| 2.1. Дисперсные системы. | 25 | 5 | 2 | 20 | ||
| 2.2. Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС). | 18 | 2 | 16 | |||
| Всего: | 174 | 32 | 6 | 6 |
| 142 |
Содержание дисциплины
Введение.
Предмет физической и коллоидной химии. Работы русских и зарубежных ученых в области физической и коллоидной химии.
Общенаучное и прикладное значение физической и коллоидной химии. Использование ее законов в целях охраны и восстановления окружающей среды.
Использование физико-химических закономерностей для нахождения оптимальных условий ведения химических процессов и сознательного управления ими в производственных условиях.
Физико-химические методы анализа и их значение для химической технологии.
Достижения современной физической и коллоидной химии и новые направления в ее дальнейшем развитии.
Раздел 1. Физическая химия.
Тема 1.1. Молекулярно-кинетическая теория агрегатных состояний вещества.
Общая характеристика агрегатных состояний вещества. Условия перехода из одного агрегатного состояния в другое.
Газовое состояние. Параметры состояния. Газовые законы и их графическое выражение. Уравнение состояния идеального газа Клапейрона-Менделеева. Универсальная газовая постоянная, ее физический смысл.
Уравнение реальных газов Ван-дер-Ваальса. Изотермы реального газа. Критическое состояние вещества. Сжижение газов. Эффект Джоуля-Томсона. Газовые смеси.
Состав смеси по массовым, объемным и молярным долям. Парциальное давление. Закон Дальтона, следствие из него.
Жидкое состояние вещества. Структура жидкости. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение жидкости. Факторы, влияющие на величину поверхностного натяжения.
Вязкость жидкостей и газов. Измерение вязкости и поверхностного натяжения для различных технологических процессов. Температура кипения и ее зависимость от атмосферного давления.