Document 216204

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
___________________
Руководитель ООП
по направлению 240100
проф. Н.М. Теляков
_______________________
Зав.кафедрой ОиФХ
проф. Чиркст Д.Э.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ»
Направление подготовки: 240100 Химическая технология
Квалификация
(степень)
выпускника:
звание «бакалавр техники и технологий»
Форма обучения: очная
Составители: доцент каф. ОФХ О.В.Черемисина
доцент каф. ОФХ Т.Е.Литвинова
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
бакалавр,
специальное
1. Цели и задачи дисциплины:
целью изучения дисциплины «Коллоидная химия» является приобретение студентами
направления подготовки 240100 «Химическая технология» знаний в области описания
химических явлений с помощью законов физики, термодинамических расчетов и
прогнозирования протекания химических процессов, их кинетики и продуктов.
2. Место дисциплины в структуре ООП: дисциплина «Коллоидная химия» относится к
циклу математических и естественнонаучных дисциплин и входит в его базовую часть.
Для изучения дисциплины студент должен обладать знаниями по дисциплине «Общая и
неорганическая химия», устанавливаемыми ФГОС ВПО для направления 240100
«Химическая технология», для квалификации выпускника бакалавр. Дисциплина является
предшествующей для изучения последующих дисциплин цикла Б.2 (математические и
естественнонаучные дисциплины) в базовой части - Экология; профессионального цикла,
в базовой части - Общая химическая технология, Процессы и аппараты химической
технологии, Моделирование химико-технологических процессов, Теоретические основы
химической технологии переработки топлива и углеродных материалов, Основы
биотехнологии.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
общекультурных компетенций:
умение логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь,
способность в письменной и устной речи правильно (логически) оформить результаты
мышления (ОК-2);
способность и готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);
саморазвитие, повышение своей квалификации и мастерства, способность приобретать
новые знания в области естественных наук (ОК-7);
профессиональных компетенций
использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах
химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических
процессов, протекающих в окружающем мире (ПК-3);
владение основными методами, способами и средствами получения, хранения,
переработки информации; навыки работы с компьютером как средством управления
информацией (ПК-5);
способность и готовность осуществлять технологический процесс в соответствии с
регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров
технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7);
умение планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить
обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать
физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать
границы их применения (ПК-21);
способность использовать знание свойств химических элементов, соединений и
материалов на их основе для решения задач профессиональной деятельности (ПК-23).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: основные понятия и соотношения термодинамики поверхностных явлений,
основных свойств дисперсных систем.
Уметь: проводить расчеты с использованием основных соотношений термодинамики
поверхностных явлений и расчеты основных характеристик дисперсных систем.
Владеть: методами построения математической модели типовых профессиональных
задач и содержательной интерпретации полученных результатов; методами измерения
поверхностного натяжения, краевого угла, величины адсорбции и удельной поверхности,
вязкости, критической концентрации мицеллообразования, электрокинетическиого
потенциала; методами проведения дисперсионного анализа, синтеза дисперсных систем и
оценки их агрегативной устойчивости.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетных единиц.
Всего
часов
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
Семестры
51
В том числе:
Лекции
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
17
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
17
Самостоятельная работа (всего)
17
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
17
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
51
1
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование раздела
Содержание раздела
п/п
1.
№
п/п
дисциплины
Классификация,
молекулярнокинетические и
оптические свойства
дисперсных систем.
Наименование раздела
дисциплины
Предмет и задачи коллоидной химии. Классификация
дисперсных систем по уровню дисперсности, по
фазовому составу и по лиофильным свойствам.
Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем.
Диффузия. Уравнение Эйнштейна - Смолуховского.
Седиментация.
Уравнение
седиментационного
равновесия и седиментационный анализ. Оптические
свойства дисперсных систем. Эффект Тиндаля.
Уравнение Рэлея.
Содержание раздела
2.
Термодинамика
дисперсных систем
Поверхностное натяжение, его измерение и зависимость
от температуры. Уравнение Этвеша. Смачивание. Адгезия
и когезия. Краевой угол. Уравнения Дюпре и Юнга.
Гистерезис смачивания. Измерение краевого угла.
Капиллярные
явления.
Уравнение
Лапласа,
пенообразователи. Капиллярное поднятие. Уравнение
Томсона (Кельвина). Изотермическая перегонка и
созревание осадков, уравнение Оствальда.
3.
Адсорбция
Определение величины адсорбции. Фундаментальное
адсорбционное уравнение Гиббса. Адсорбция на
поверхности раздела фаз жидкость/газ. Изотерма
адсорбции Гиббса. Поверхностная активность веществ.
Строение поверхностного слоя. Правило Дюкло – Траубе.
Изотерма
адсорбции
Лэнгмюра.
Зависимость
поверхностного натяжения от концентрации ПАВ,
уравнение Шишковского. Адсорбция газов. Изотерма
полимолекулярной
адсорбции
БЭТ.
Определение
удельной поверхности сыпучих материалов. Адсорбция
ионов. Образование и строение двойного электрического
слоя. Ионообменная адсорбция.
4.
Электрокинетические
явления
Электрокинетический потенциал, его зависимость от
ионной силы раствора. Электрокинетические явления:
электроосмос, электрофорез, потенциалы течения и
седиментации.
Определение
величины
электрокинетического потенциала.
5.
Устойчивость
дисперсных систем
Седиментационная устойчивость дисперсных систем.
Расчет предельного размера частиц, устойчивых к
оседанию,
на
основе
сочетания
уравнений
седиментационного равновесия и Эйнштейна –
Смолуховского. Агрегативная устойчивость, коагуляция
и
коалесценция.
Лиофильные,
лиофобные
и
лиофилизированные коллоиды. Электростатический и
адсорбционно-сольватный барьеры коагуляции. Действие
коагулянтов,
уравнение
Дерягина.
Флокуляция.
Мицеллообразование. Пептизация осадков.
6.
Реология дисперсных
систем
Вязкость
жидких
дисперсных
систем.
Упругопластические свойства. Образование и разрушение
структурированных систем. Периодические коллоидные
структуры. Коллоиды на основе высокомолекулярных
соединений.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ № разделов данной дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
1.
Экология
+
+
+
+
+
+
2.
Общая химическая
технология
+
+
+
+
+
+
3.
Процессы и аппараты
химической
технологии
+
+
+
+
+
+
4.
Моделирование
химикотехнологических
процессов
+
+
+
+
+
+
5.
Теоретические основы
химической
технологии
переработки топлива и
углеродных
материалов
+
+
+
+
+
+
6.
Основы
биотехнологии
+
+
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
Лекц. Практ. Лаб.
п/п
зан.
Семин
СРС
зан.
Всего
час.
1.
Классификация, молекулярнокинетические и оптические свойства
дисперсных систем.
2
4
2
8
2.
Термодинамика дисперсных систем
4
2
4
10
3.
Адсорбция
4
6
4
14
4.
Электрокинетические явления
2
2
2
6
5.
Устойчивость дисперсных систем
3
3
3
9
6.
Реология дисперсных систем
2
2
4
6. Лабораторный практикум
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
1
2.
1
3.
2
4.
3
5.
3
6.
3
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
Трудоемкость
(час.)
свойств 2
Изучение
молекулярно-кинетических
дисперсных систем
Определение размеров частиц дисперсных систем
турбидиметрическим методом
Измерение краевого угла
2
2
Исследование молекулярной адсорбции растворенного
вещества из растворов на активированном угле
Исследование обменной адсорбции ионов
2
Исследование поверхности раздела фаз: раствор ПАВ воздух
Наименование лабораторных работ
2
2
7.
4
Получение лиофобных золей
Трудоемкость
(час.)
2
8.
5
Изучение коагуляции гидрозоля железа
3
7. Практические занятия (семинары)
не предусмотрено учебным планом и основной образовательной программой
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
3
2.
3
3.
3
Тематика практических занятий (семинаров)
Исследование молекулярной адсорбции растворенного
вещества из растворов на активированном угле
Исследование обменной адсорбции ионов
Исследование поверхности раздела фаз: раствор ПАВ воздух
Трудоемкость
(час.)
2
2
2
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)_______ не предусмотрено учебным
планом и основной образовательной программой___________________________________
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы.
М.: Альянс. 2004.
2. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.: Высшая школа. 2006.
3. Лещенко Н.Ф., Зимон А.Д. Коллоидная химия. Учебник для вузов. М.: Агар. 2006.
4. Воронин Н.Н., Липин А.Б. Коллоидная химия. Сборник задач. СПб.: Изд-во СПГГИ,
2002.
5. Краткий справочник физико-химических величин. Ред. Равдель А.А., Пономарева А.М.
Изд. 10 СПб: Иван Федоров. 2003.
б) дополнительная литература
6. Кировская И.А. Адсорбционные процессы. Иркутск, 1995.
7. Физическая и коллоидная химия. Лабораторные работы. Ред. Дибров И.А. СПб: Изд-во
СПГГИ, 1992.
8. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1974.
в) программное обеспечение
программа химических расчетов HSC производства компании Outotec
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
http://www.chem.msu.su/cgi-bin/tkv.pl
http://www.twirpx.com
http://www.sciteclibrary.ru/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лаборатория общей и неорганической химии, лаборатория физической химии,
лаборатория прикладной химии, компьютерные классы, специализированная аудитория
3532.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Преподавание дисциплины основано на организации внутри дисциплины и
междисциплинарных образовательных модулей, представляющих совокупность
теоретических представлений и практических навыков по каждой дидактический единице
во взаимосвязи с последующими и смежными дисциплинами, целью которых является
приобретение студентом компетенций, знаний и умений, установленных ФГОС ВПО для
направления 240100 «Химическая технология»
Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация является совокупностью
данных по успешности выполнения студентом требований ФГОС ВПО, учебного плана,
примерной учебной программы (посещение теоретических и лабораторных занятий,
своевременное выполнение лабораторного практикума, заданий по самостоятельной
работе).
Разработчики:
Национальный
минерально-сырьевой
университет «Горный»
Национальный
минерально-сырьевой
университет «Горный»
Доцент кафедры общей и
физической химии
О.В.Черемисина
Доцент кафедры общей и
физической химии
Т.Е.Литвинова