Знать: причины отклонения свойств растворов

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Майкопский государственный технологический университет»
Факультет Аграрных технологий
Кафедра Химии, физики и физико-химических методов исследования
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
___________Л.И. Задорожная
«_____»__________ 20____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
В.2.4. Физическая и коллоидная химия
по направлению
подготовки бакалавров
111100.62 Зоотехния
по профилю подготовки
Технология производства продукции животноводства
Квалификация (степень)
выпускника
Бакалавр
Майкоп
Рабочая программа составлена на основе ФГОС ВПО и учебного плана МГТУ по
направлению (специальности) 1111100.62 Зоотехния
Составитель рабочей программы:
кандидат педагогических наук, доцент
(должность, ученое звание, степень)
(подпись)
Сичко Н.О.
(Ф.И.О.)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры
Химии, физики и физико-химических методов исследования
(наименование кафедры)
Заведующий кафедрой
«___»________20__г.
(подпись)
Одобрено учебно-методической комиссией факультета
(где осуществляется обучение)
Председатель
учебно-методического
совета направления (специальности)
(где осуществляется обучение)
Попова А.А.
(Ф.И.О.)
«___»_________20__г.
(подпись)
Хатко З.Н.
(Ф.И.О.)
(подпись)
Ярмоц А.В.
(Ф.И.О.)
(подпись)
Гук А.Г.
(Ф.И.О.)
(подпись)
Хатко З.Н.
(Ф.И.О.)
Декан факультета
(где осуществляется обучение)
«___»_________20__г.
СОГЛАСОВАНО:
Начальник УМУ
«___»_________20__г.
Зав. выпускающей кафедрой
по направлению (специальности)
2
1. Цели и задачи учебной дисциплины
Цель дисциплины – дать студентам знания, необходимые им при рассмотрении
физико-химической сущности и механизмов процессов, происходящих в живых
организмах; развивать логическое мышление на примерах строения веществ и их свойств;
вооружать знаниями и умениями, необходимыми для успешного изучения последующих
дисциплин специальности.
Задачами лекционного курса физической и коллоидной химии является формирование
ключевых вопросов программы, материал лекций призван стимулировать студентов к
последующей самостоятельной работе.
Лабораторные занятия ставят своей целью формирование умений и навыков для
решения проблемных и ситуационных задач; формирование практических навыков
постановки и выполнения экспериментальной работы.
2. Место дисциплины в структуре ОП бакалавриата
Дисциплина входит в перечень курсов базовой части профессионального цикла
ОП. Она имеет предшествующие логические и содержательно-методические связи с
предметами, изученными студентами в процессе освоения образовательной программы
основного общего образования по предметам «Химия», «Физика и биофизика»,
«Математика», а также сопутствующие связи с дисциплиной базовой части
профессионального цикла «Химия природных и высокомолекулярных соединений»,
«Биологически активные соединения в сельском хозяйстве», «Биотехнология».
Полученные знания имеют значения для освоения специальных технологических
дисциплин в области технологии производства продукции животноводства.
Данная дисциплина является основой для изучения дисциплин «Механизация,
электрификация и автоматизация в животноводстве», «Генетика и биометрия»,
«Биохимия животных».
3
3. Компетенции
дисциплины
обучающегося,
формируемые
в
результате
освоения
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать:
 общие закономерности реакционной способности органических соединений
как химической основы их биологического функционирования (ОК-2, ОК-6,
ПК-6);
 основные этапы энергетического обмена, пути трансформации энергии в живой
клетке (ОК-2, ОК-6 ОК-13);
 термодинамические
и
кинетические
закономерности,
определяющие
протекание химических и биохимических реакций (ОК-2, ОК-6, ПК-19);
 физико-химические аспекты важнейших химических процессов (ОК-2, ОК-6,
ОК-14);
 особенности физико-химии дисперсных систем и растворов ВМС (ОК-2, ОК-6,
ПК-6).
уметь:
 прогнозировать результаты физико-химических процессов, опираясь на
теоретические положения (ОК-2, ОК-6, ПК-19);
 научно обосновывать наблюдаемые явления (ОК-2, ОК-6, ПК-6);
 производить физико-химические измерения, характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и других объектов (ОК-2, ОК-6 ОК-13);
 представлять данные экспериментальных исследований в виде графиков и
таблиц (ОК-2, ОК-6, ПК-6);
 производить наблюдения за протеканием химических реакций и делать
обоснованные выводы (ОК-2, ОК-6, ПК-6);
 решать типовые качественные и расчетные химические задачи (ОК-2, ОК-6,
ПК-6);
 уверенно ориентироваться в информационном потоке (использовать
справочные данные и библиографию по той или иной проблеме) (ОК-2, ОК-6,
ПК-19);
 правильно воспринимать и использовать теоретические знания на практике,
осуществлять анализ, синтез, сравнение, аналогии, обобщения, объяснения (ОК2, ОК-6, ПК-6).
владеть:
 методикой получения практической информации на основе имеющихся
экспериментальных данных (ОК-2, ОК-6, ПК-19).
4
4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме обучения
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Семестры
Всего
Вид учебной работы
часов/з.е.
4
Аудиторные занятия (всего)
54/1,5
54/1,5
В том числе:
Лекции (Л)
18/0,5
18/0,5
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
36/1
36/1
Самостоятельная работа студентов (СРС) (всего) 54/1,5
54/1,5
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
10/0,27
10/0,27
Другие виды СРС (если предусматриваются,
приводится перечень видов СРС)
1. Учебно-исследовательская работа.
24/0,67
24/0,67
2. Составление плана-конспекта.
20/0,55
20/0,55
Форма промежуточной аттестации:
зачет
Общая трудоемкость
-
-
108/3
108/3
4.2. Объем дисциплины и виды учебной работы по заочной форме обучения
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа студентов (СРС) (всего)
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Другие виды СРС (если предусматриваются,
приводится перечень видов СРС)
1. Учебно-исследовательская работа.
2. Составление плана-конспекта.
Форма промежуточной аттестации:
зачет
Общая трудоемкость
Семестры
Всего
часов/з.е.
10/0,28
4
10/0,28
6/0,17
4/0,11
98/2,72
6/0,17
4/0,11
98/2,72
10/0,27
10/0,27
48/1,33
40/1,11
48/1,33
40/1,11
-
-
108/3
108/3
5
5. Структура и содержание дисциплины
5.1. Структура дисциплины для очной формы обучения
№
Раздел дисциплины
п/п
Неделя
семест
ра
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
и трудоемкость (в часах)
Л
С/ПЗ
Формы текущего
контроля
успеваемости
(по неделям семестра)
Форма
промежуточной
аттестации
(по семестрам)
ЛР
СРС
6
Тестирование
6
Защита лабораторной
работы
4 семестр
1. Обмен веществ и
энергии в организме.
2. Взаимосвязь между
процессами обмена
веществ и энергии в
организме.
3. Обмен веществ и
энергии в организме.
4. Биохимия
биологических
жидкостей и тканей.
5. Коллигативные
свойства разбавленных
растворов.
6. Свойства растворов
электролитов.
7. Энергетика и кинетика
химических процессов
в организме.
8. Свойства дисперсных
систем и растворов
биополимеров.
9. Оптические и
электрические
свойства
биополимеров.
Строение мицеллы.
10. Промежуточная
аттестация
ИТОГО:
1-2
2
4
3-4
2
4
5-6
2
4
6
Защита лабораторной
работы
7-8
2
4
6
Модуль
9-10
2
4
6
Тестирование
11-12
2
4
6
Защита лабораторной
работы
13-14
2
4
6
Модуль
15-16
2
4
6
Защита лабораторной
работы
17-18
2
4
6
Модуль
Зачет в устной форме
18
18
36
54
6
5.2. Структура дисциплины для заочной формы обучения
№
п/п
Виды учебной работы,
Неделя
включая самостоятельную
семест
и трудоемкость (в часах)
ра
Л
С/ПЗ ЛР
СРС
Раздел дисциплины
4 семестр
1. Обмен веществ и энергии в организме.
2. Взаимосвязь между процессами обмена
веществ и энергии в организме.
3. Обмен веществ и энергии в организме.
4. Биохимия биологических жидкостей и
тканей.
5. Коллигативные свойства разбавленных
растворов.
6. Свойства растворов электролитов.
7. Энергетика и кинетика химических
процессов в организме.
8. Свойства дисперсных систем и растворов
биополимеров.
9. Оптические и электрические свойства
биополимеров. Строение мицеллы.
10. Промежуточная аттестация: зачет
ИТОГО:
1-2
5
3-4
10
5-6
5
7-8
18
9-10
18
11-12
10
13-14
10
15-16
2
3
10
17-18
2
3
2
4
6
98
18
7
5.3. Содержание разделов дисциплины «Физическая и коллоидная химия», образовательные технологии
Лекционный курс
№
Наименование
п/п темы дисциплины
Трудоемкос
ть (часы /
зач. ед.)
Содержание
ОФО ЗФО
Тема Обмен веществ и
1. энергии в
организме.
2/0,06
-
Основные понятия и определения
термодинамики. Формы энергии.
Теплота и работа. Виды полезной
работы в организме. Живые системы.
Первый закон термодинамики.
Понятие о внутренней энергии.
Энтальпия. Стандартные условия в
термодинамике. Направления
изменения свободной энергии в
биологических системах.
Формируем
ые
компетенци
и
ОК-2
ОК-6
ПК-6
Результаты освоения
(знать, уметь, владеть)
Образовательн
ые технологии
Знать: базовую терминологию,
относящуюся
к
химической
термодинамике; основные понятия
и
законы
химической
термодинамики;
термодинамические
закономерности,
определяющие
протекание
химических
и
биохимических реакций;
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
информации; методикой получения
практической
информации,
на
Лекции
8
Тема Взаимосвязь
2/0,06 1/0,02 Процессы равновесные и
2. между процессами
8 неравновесные. Второй закон
обмена веществ и
термодинамики. Энтропия. Энтропия
энергии
в
и вероятность в существовании и
организме.
развитии живых систем.
Термодинамические потенциалы
Гиббса и Гельмгольца. Условия
самопроизвольного протекания
процессов и достижение равновесия.
Экзергонические и эндергонические
реакции. Макроэргические
соединения.
ОК-6
ПК-6
ПК-19
Тема Обмен веществ и 2/0,06
3. энергии
в
организме.
ОК-2
ОК-6
ПК-6
-
Метаболизм. Внешний обмен.
Промежуточный обмен
(метаболизм). Ассимиляция.
Диссимиляция. Анаболизм.
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать: базовую терминологию,
относящуюся
к
химической
термодинамике; основные понятия
и
законы
химической
термодинамики;
термодинамические
закономерности,
определяющие
протекание
химических
и
биохимических реакций;
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать: основные понятия и законы
химической
термодинамики;
термодинамические
закономерности,
определяющие
Лекции
Лекции
9
Катаболизм. Энергетический баланс
организма, его этапы. Биологическое
окисление и его значение.
Окислительное фосфорилирование.
Метаболиты. Роль АТФ в обмене
веществ.
Тема Биохимия
4. биологических
жидкостей и
тканей.
2/0,06 2/0,06 Растворы, способы выражения
концентрации растворов. Вода в
живых организмах. Аномальные
свойства воды.
Диссоциация воды. Ионное
произведение воды. Концентрация
растворов и способы ее выражения.
ОК-2
ОК-6
ПК-6
протекание
химических
и
биохимических реакций; этапы
энергетического
баланса
в
организме.
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать:
основные
способы
выражения
концентрации
растворов;
термодинамические
закономерности,
определяющие
протекание
химических
и
биохимических реакций;
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
Лекции
10
Тема Коллигативные
5. свойства
разбавленных
растворов.
2/0,06 1/0,02 Давление насыщенного пара
8 растворителя над раствором,
понижение температуры замерзания
и повышение температуры кипения.
Осмотические явления. Закон ВантГоффа. Понятие о гомеостазисе.
Изотонические, гипертонические и
гипотонические растворы. Роль
осмоса в биологических процессах.
ОК-2
ОК-6
ОК-13
ПК-6
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать: коллигативные свойства
разбавленных растворов; базовую
терминологию, относящуюся к
термодинамике
растворов;
основные понятия и законы
термодинамики растворов;
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
Лекции
11
Тема Свойства
6. растворов
электролитов.
2/0,06
Тема Энергетика и
7. кинетика
химических
процессов в
организме.
2/0,06 1/0,02 Физико-химические основы
8 биохимических реакций. Факторы,
определяющие скорость химических
реакций. Химическое равновесие.
Обратимые и необратимые реакции.
Факторы смещения равновесия.
-
Отклонения свойств растворов
электролитов от закона Рауля и ВантГоффа. Изотонический коэффициент.
Связь изотонического коэффициента
со степенью диссоциации. Закон
разбавления Оствальда. Растворы
сильных электролитов. Основные
положения теории сильных
электролитов. Роль электролитов в
процессах жизнедеятельности.
Буферное действие водных
растворов. Буферные системы
организма.
ОК-6
ОК-13
ОК-14
ПК-6
ОК-2
ОК-6
ОК-13
ПК-6
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать:
причины
отклонения
свойств растворов электролитов от
неэлектролитов;
основные
положения
теории
сильных
электролитов.
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать: основы энергетики и
кинетики химических процессов;
базовую
терминологию,
относящуюся
к
химической
кинетики; основные понятия и
законы
химической
кинетики;
Лекции
Лекции
12
Константы равновесия Кр и Кс.
Гомогенный и гетерогенный катализ.
Особенности и классификация
каталитических процессов. Теория
промежуточных продуктов в
гомогенном катализе. Гетерогенный
катализ, роль адсорбции в катализе.
Теория активных центров.
Ферментативный катализ. Общая
характеристика ферментов. Отличие
ферментов от других видов
катализаторов. Химическая природа
ферментов. Общие представления о
механизме действия ферментов.
Тема Свойства
2/0,06 1/0,02 Молекулярно-кинетические свойства
8. дисперсных систем
8 биополимеров. Дисперсные системы
и растворов
и их классификация. Особенности
биополимеров.
коллоидного состояния. Броуновское
движение, диффузия, осмотическое
давление, седиментационное
равновесие.
ОК-6
ОК-13
ОК-14
ПК-6
кинетические
закономерности,
определяющие
протекание
химических
и
биохимических
реакций.
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать: молекулярно-кинетические
свойства
биополимеров;
особенности
коллоидного
состояния; особенности физикохимии дисперсных систем и
растворов ВМС.
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
Лекции
13
Тема Оптические и
2/0,06
9. электрические
свойства
биополимеров.
Строение мицеллы.
-
Критическая концентрация
мицеллобразования. Устойчивость и
коагуляция биополимеров. Порог
коагуляции. Пептизация.
Структура макромолекул
биополимеров. Надмолекулярные
структуры. Реакционные центры.
Функции биополимеров.
ОК-6
ОК-13
ОК-14
ПК-6
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Знать:
оптические
свойства
биополимеров;
особенности
коллоидного
состояния;
особенности
физико-химии
дисперсных систем и растворов
ВМС.
Уметь:
производить
физикохимические
измерения,
характеризующие те или иные
свойства растворов, смесей и
других объектов;
представлять
данные
экспериментальных исследований в
виде графиков и таблиц;
производить
наблюдения
за
протеканием химических реакций и
делать обоснованные выводы;
решать типовые качественные и
расчетные химические задачи;
Владеть: навыками сбора и анализа
Лекции
14
информации; методикой получения
практической
информации,
на
основе
имеющихся
экспериментальных данных.
Итого
18/0,5 6/0,17
15
5.4. Практические и семинарские занятия, их наименование, содержание и
объем в часах
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Объем в часах /
трудоемкость в
з.е.
Наименование практических и
семинарских занятий
Практические и семинарские занятия учебным планом не предусмотрены.
5.5 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
№ раздела
дисциплины
Обмен веществ и
энергии в организме
Биохимия
биологических
жидкостей и тканей
Энергетика и
кинетика химических
процессов в
организме
Энергетика и
кинетика химических
процессов в
организме
Энергетика и
кинетика химических
процессов в
организме
Свойства дисперсных
систем и растворов
биополимеров
Свойства дисперсных
систем и растворов
биополимеров
Свойства дисперсных
систем и растворов
биополимеров
Свойства дисперсных
систем и растворов
биополимеров
Итого
Наименование
лабораторных работ
Объем в часах /
трудоемкость в з.е.
ОФО
ЗФО
Определение энтальпии
процесса растворения безводной
соли
4/0,11
2/0,05
Определение рН буферных
растворов
4/0,11
-
4/0,11
-
4/0,11
2/0,05
4/0,11
-
4/0,11
-
4/0,11
-
4/0,11
-
4/0,11
-
36/1
4/0,11
Химическое равновесие
Химическая кинетика.
Зависимость скорости
химических реакций от
температуры
Гетерогенные равновесия
Влияние различных факторов на
адсорбцию из растворов
Изучение капиллярных явлений,
обусловленных поверхностным
натяжением жидкости
Адсорбция уксусной кислоты
активированным углем
Дисперсные и коллоидные
системы
5.6. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Курсовой проект (работа) учебным планом не предусмотрен.
16
5.6. Самостоятельная работа студентов
Содержание и объем самостоятельной работы студентов
Разделы и темы рабочей
№
программы самостоятельного
п/п
изучения
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Обмен веществ и энергии в
организме
УИРС. Исследование
теплоты нейтрализации
Биохимия биологических
жидкостей и тканей. Свойства
растворов электролитов
УИРС. Исследование
коэффициента
распределения
Биохимия биологических
жидкостей и тканей. Свойства
растворов электролитов
УИРС. Изучение
свойств буферных
растворов
Свойства дисперсных систем и УИРС. Свойства
растворов биополимеров
растворов
высокомолекулярных
соединений
Биохимия биологических
жидкостей и тканей. Свойства
растворов электролитов
УИРС. Исследование
рефракции вещества
Свойства дисперсных систем и УИРС. Анализ
растворов биополимеров
поглотительной
способности
активированных углей
Объем в
часах /
трудоемкост
Сроки
ь в з.е.
выполнения
ОФО ЗФО
2-4 неделя
4/0,11 6/0,16
4-6 неделя
4/0,11 6/0,16
6-7 неделя
4/0,11 6/0,16
8-9 неделя
3/0,8 8/0,22
10-11 неделя
3/0,8 6/0,16
12-13 неделя
3/0,8 8/0,22
Электрохимические методы
УИРС. Вытеснение с
анализа. Потенциометрический поверхности адсорбента
14-15 неделя
метод анализа.
одного вещества другим
8.
По всем разделам курса
9.
Перечень домашних
заданий и других
вопросов для
самостоятельного
изучения
Обмен веществ и энергии в
организме. Метаболизм
Написание реферата на
одну из тем,
предложенную
преподавателем.
Вопросы на
самостоятельное
изучение, составление
план-конспекта:
Энергетический баланс
организма, его этаны.
3/0,8 8/0,22
В течение
семестра
10/0,2 10/0,2
7
7
февраль
5/0,13 10/0,2
7
17
Биологическое
окисление и его
значение.
Окислительное
фосфорилирование.
Метаболиты.
10. Биохимия биологических
жидкостей и тканей.
Термодинамика процессов
растворения.
Коллигативные свойства
разбавленных растворов
11. Энергетика и кинетика
химических процессов в
организме. Гомогенный и
гетерогенный катализ.
Ферментативный катализ.
Вопросы на
самостоятельное
изучение, составление
план-конспекта:
Физико-химические
механизмы движения
растворителя и
растворенного вещества
в биологических
системах. Водные и
неводные фазы клеток.
Понятие о гомеостазисе.
Изотонические,
гипертонические и
гипотонические
растворы. Роль осмоса в
биологических
системах.
Вопросы на
самостоятельное
изучение, составление
план-конспекта:
Теория промежуточных
продуктов в гомогенном
катализе. Роль
адсорбции в
гетерогенном катализе.
Теория активных
центров.
Температурный
оптимум действия
ферментов. Общие
представления о
механизме действия
ферментов.
12. Свойства дисперсных систем и Вопросы на
растворов биополимеров.
самостоятельное
изучение, составление
план-конспекта:
Критическая
концентрация
мицеллообразования.
Устойчивость и
март
5/0,13 10/0,2
7
апрель
5/0,13 10/0,2
7
май
5/0,13 10/0,2
7
18
коагуляция
биополимеров.
13. Итого
54/1,5
98/2,7
2
Темы рефератов
Живой организм как открытая система.
Применение законов термодинамики к биологическим системам.
Кинетика ферментативных реакций.
Биологическая роль растворов.
Биологическая роль коллигативных свойств растворов.
Исследование рН биологических жидкостей в целях диагностики, лечения и
профилактики различных заболеваний животных.
7. Буферные системы крови.
8. Биологическое значение реакции среды для живых организмов.
9. Кислотно-щелочное равновесие крови, основные причины его нарушения.
10. Гетерогенные равновесия и их роль для живого организма.
11. Окислительно-восстановительные процессы в митохондриях – источник энергии для
синтеза АТФ.
12. Диффузионные и мембранные потенциалы и их роль в генезе биоэлектрических
потенциалов.
13. Кооперативный характер буферного действия буферных систем организма.
14. Биохимическая специализация структур клетки. Мультиферменты.
15. Изоферменты в зоотехнической практике.
16. Роль коллоидных систем в живом организме.
17. Значение процессов коагуляции для жизнедеятельности организмов.
18. Физиологическое значение коллоидной защиты.
19. Биологическая роль и применение растворов ВМВ.
20. Биологическое значение процессов набухания, желатинирования.
21. Физико-химические основы гемосорбции.
22. Устойчивость растворов биополимеров. Нарушение устойчивости: высаливание,
денатурация, коацервация.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения
6.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля
Вопросы к блокам
Блок № 1 «Взаимосвязь между процессами обмена веществ и энергии в организме»
Вопросы теоретической подготовки
1. Основные понятия и определения химической термодинамики.
2. Термодинамические функции состояния: внутренняя энергия, энтальпия. Первый
закон термодинамики.
3. Самопроизвольные процессы. Энтропия. Второй закон термодинамики.
4. Энергия Гиббса – критерий самопроизвольности процессов открытых и закрытых
системах.
5. Термохимия. Закон Гесса и следствия из него.
19
6. Общие представления об обмене веществ и энергии (ассимиляция, диссимиляция,
анаболизм, катаболизм).
7. Энергетический баланс организма, его основные этапы.
8. Промежуточный обмен метаболизм.
ЗАДАЧИ К БЛОКУ № 1
«Взаимосвязь между процессами обмена веществ и энергии в организме»
1. Нагреваются 2 м3 кислорода при постоянном давлении 98340 Па. Определить
произведенную газом работу, если объем его достиг 7 м3.
2. Газ, расширяясь от 10 до 16 л при постоянном давлении 101,3 кПа, поглощает 126 Дж
теплоты. Определите изменение внутренней энергии газа.
3. В организме человека в результате метаболизма образуется глицерин (СН2ОН)2СНОН,
который далее превращается в СО2 (г) и Н2О(г). Вычислить ∆G0 реакции, если
∆G0(глицерин)=-480 кДж/моль.
4. Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции 1/2Na2O(к) + 1/2Н2О(ж) =
NаОН(к). Запишите термохимическое уравнение реакции.
5. Определить теплоту сгорания этилена С2Н4 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О(ж), исходя из
следующих данных:
Н2 + 1/2О2 = Н2О(ж) + 284,9 кДж/моль
2С + 2Н2 = С2Н4 – 62,01 кДж/моль
С + О2 = СО2 + 393,9 кДж/моль.
6. Определить теплоту образования сероуглерода, используя следующие данные:
S + O2 = SO2 + 297,5 кДж/моль
СS2 + 3O2 = CO2 + 2SO2 + 1109,9 кДж/моль
С + О2 = СО2 + 394 кДж/моль.
7. Установите возможность (или невозможность) самопроизвольного протекания
реакции Сu2О(к) + 1/2О2(г) = 2СuО(к) при 298 К (ответ подтвердите расчетом).
8. Установите возможность (или невозможность) самопроизвольного протекания
реакции СО(г) +1/2О2(г) = СО2(г) при 298 К (ответ подтвердите расчетом).
9. Установите возможность (или невозможность) самопроизвольного протекания
реакции Н2О(ж) + 1/2О2(г) = Н2О2(ж) при 298 К (ответ подтвердите расчетом).
10. Установите возможность (или невозможность) самопроизвольного протекания
реакции С2Н2(г) + Н2(г) = С2Н4(г) при 298 К (ответ подтвердите расчетом).
11. Возможно ли самопроизвольное протекание данной химической реакции
СаСО3 = СаО + СО2 при температуре 298 К.
12. Стандартный тепловой эффект реакции Н2О2(ж) = Н2О(ж) + 1/2О2(г) при 298 К равен 98,8 кДж/моль. Рассчитайте стандартную теплоту образования Н2О2(ж).
13. Реакция разложения карбоната кальция выражается термохимическим уравнением
СаСО3 = СаО + СО2 – 160 кДж. Какое количество теплоты поглощается при
разложении 5 кг СаСО3?
14. Составьте термохимическое уравнение образования воды из простых веществ, если
известно, что при образовании 9 г Н2О выделяется 143 кДж теплоты.
15. Рассчитайте ∆G0 реакции СН2О(г) + Н2(г) = СН3ОН(ж).
16. Определить теплоту образования хлорида аммония по реакции NH3 + HCl = NH4Cl,
если теплоты образования аммиака, хлористого водорода и хлорида аммония из
простых веществ соответственно равны: 46,09; 92,18; 317,6 кДж/моль.
Блок № 2 «Энергетика и кинетика химических процессов в организме»
Вопросы теоретической подготовки
1. Физико-химические основы биохимических реакций.
2. Понятие равновесия. Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателье.
20
3. Влияние изменения концентрации, температуры и давления на смещение
равновесия.
4. Закон действующих масс. Константы равновесия Кр и Кс.
5. Правило фаз Гиббса.
6. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.
7. Гомогенный катализ.
8. Гетерогенный катализ.
9. Ферментативный катализ.
ЗАДАЧИ К БЛОКУ № 2
«Энергетика и кинетика химических процессов в организме»
1. В некоторый момент времени концентрация хлора в сосуде, в котором протекает
реакция Н2 + Сl2 = 2НСl, была равна 0,06 моль/л. Через 5 секунд концентрация хлора
составила 0,02 моль/л. Чему равна средняя скорость данной реакции в указанный
промежуток времени?
2. В закрытом сосуде объемом 2 л протекает реакция 2NO(г) + О2(г) = 2NО2(г). В
некоторый момент времени число молей оксида азота (IV) составляло 0,12 моль. Через
8 секунд число молей NО2 в сосуде стало равно 0,36. Чему равна средняя скорость
данной реакции в указанный промежуток времени?
3. Как изменится скорость реакции синтеза аммиака из простых веществ при увеличении
концентраций реагирующих веществ в 3 раза?
4. Рассчитайте изменение константы скорости реакции, имеющей энергию активации 191
кДж/моль, при увеличении температуры от 330 до 400 К.
5. Рассчитайте изменение константы скорости реакции при увеличении температуры с
500 до 1000 К, если энергия активации равна 38,2 кДж/моль.
6. Во сколько раз изменится константа скорости реакции при увеличении температуры с
500 до 1000 К, если энергия активации равна 95,5 кДж/моль.
7. Определите энергию активации реакции, если при изменении температуры от 330 до
400 К константа скорости реакции увеличилась в 105 раз.
8. Определите энергию активации реакции, если при изменении температуры от 500 до
1000 К константа скорости реакции увеличилась в 100 раз.
9. Во сколько раз изменится скорость химической реакции при увеличении температуры
от 300 до 400 К, если температурный коэффициент равен 2? Чему равна энергия
активации этой реакции?
10. Во сколько раз изменится скорость химической реакции при увеличении температуры
от 300 до 400 К, если температурный коэффициент равен 3? Чему равна энергия
активации этой реакции?
11. Рассчитать константу равновесия химической реакции Кр при 1000 К, если
стандартная энергия Гиббса при этой температуре равна ∆G0=-191 кДж/моль.
12. Рассчитать константу равновесия химической реакции Кр при 300 К, если стандартная
энергия Гиббса при этой температуре равна ∆G0=-57,3 кДж/моль.
13. Определите стандартную энергию Гиббса химической реакции при 1000 К, если
константа равновесия Кр=1010.
14. Рассчитать константу равновесия химической реакции Кр при 1000 К, если
стандартная энергия Гиббса при этой температуре равна ∆G0=-19,1 кДж/моль.
Блок № 3 «Биохимия биологических жидкостей и тканей»
Вопросы теоретической подготовки
1. Вода в живых организмах. Физико-химические свойства воды.
2. Концентрация растворов и способы ее выражения.
3. Диссоциация воды. Буферное действие водных растворов.
21
4. Коллигативные свойства разбавленных растворов. Закон Рауля.
5. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения
растворов.
6. Диффузия и осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.
7. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах.
8. Отклонение свойств разбавленных растворов электролитов от Законов Рауля и
Вант-Гоффа. Роль электролитов в процессах жезнедеятельности.
9. Теория электролитической диссоциации. Изотонический коэффициент. Закон
разбавления Оствальда.
10. Теория сильных электролитов.
ЗАДАЧИ К БЛОКУ № 3
«Биохимия биологических жидкостей и тканей»
1. Вычислить давление пара раствора 6,4 г нафталина в 90 г бензола при 20 0С.
Давление паров бензола при данной температуре 9,954 кПа.
2. Давление пара чистого ацетона при 200С равно 2,394 кПа. Давление пара раствора
камфоры в ацетоне, содержащего 5 г камфоры на 200 г ацетона при той же
температуре, равно 2,371 кПа. Определить молекулярный вес камфоры в растворе
ацетона.
3. Чему равно осмотическое давление 0,5 М раствора глюкозы С6Н12О6 при 250С?
4. Вычислить осмотическое давление раствора, содержащего 16 г сахарозы С 12Н22О11
в 350 г Н2О при 293 К. Плотность раствора считать равной единице.
5. Сколько граммов глюкозы С6Н12О6 должно находиться в 0,5 л раствора, чтобы его
осмотическое давление (при той же температуре) было таким же, как раствора, в 1
л которого содержится 9,2 г глицерина С3Н5(ОН)3?
6. При 250С осмотическое давление некоторого водного раствора равно 1,24 МПа.
Вычислить осмотическое давление раствора при 00С.
7. При
250С
осмотическое
давление
раствора,
содержащего
2,8
г
высокомолекулярного соединения в 200 мл раствора, равно 0,70 кПа. Найти
молекулярную массу растворенного вещества.
8. При какой температуре должен замерзнуть 40%-ный водный раствор этилового
спирта?
9. Раствор, содержащий 1,7 г хлорида цинка в 250 г воды, замерзает при -0,230С.
Определить кажущуюся степень диссоциации хлорида цинка в этом растворе.
10. Раствор, содержащий 0,05 моль сульфата алюминия в 100 г воды, замерзает при 4,190С. определить кажущуюся степень диссоциации соли в растворе.
11. При растворении 19,46 г сульфата натрия в 100 г воды температура кипения
повысилась на 1,340С. Определить кажущуюся степень диссоциации соли в
растворе.
12. Водный раствор, содержащий нелетучее растворимое вещество (неэлектролит),
замерзает при -3,50С. Определить температуру кипения раствора.
1.
2.
3.
4.
5.
Блок № 4 «Свойства дисперсных систем»
Вопросы теоретической подготовки
Дисперсные системы и их классификация.
Мицеллобразование. Строение мицеллы.
Особенности коллоидного состояния.
Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем: броуновское движение,
диффузия. Закон Фика.
Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем: Осмотическое давление,
седиментационное равновесие.
22
6. Оптические свойства дисперсных систем.
7. Электрические свойства коллоидных систем.
8. Понятие о кинетической и агрегативной устойчивости дисперсных систем.
9. Коагуляция золей. Порог коагуляции.
10. Пептизация.
ЗАДАЧИ К БЛОКУ № 4
«Свойства дисперсных систем»
1. Напишите формулу мицеллы сульфата бария, полученного при сливании одинакового
объема сильно разбавленного раствора хлорида бария и менее разбавленного раствора
серной кислоты.
2. Напишите формулу мицеллы золя бромида серебра, полученного при взаимодействии
разбавленного раствора нитрата серебра с избытком бромида натрия. Какой заряд
будет иметь гранула?
3. Напишите формулу мицеллы золя иодида серебра, полученного при взаимодействии
разбавленного раствора иодида калия и избытка нитрата серебра. Какой заряд будет
иметь гранула?
4. Какое количество раствора Al2(SO4)3 концентрации 0,01 кмоль/м3 требуется для
коагуляции 10-3 м3 золя As2S3? Порог коагуляции =9610-6 кмоль/м3.
5. Для коагуляции 1010-6 м3 золя AgI требуется 0,4510-6 м3 раствора Ba(NO3)2.
Концентрация электролита равна 0,05 кмоль/м3. Найти порог коагуляции золя.
6. Рассчитайте молекулярную массу полистирола по характеристической вязкости его
толуольного раствора []=0,105. Константы уравнения Марка-Гувинка: К=1,7105;
=0,69.
7. Рассчитать молекулярный вес полистирола по величине характеристической вязкости
[]=0,105. Растворитель – толуол; константы: К=1,710-5, =0,69.
8. Определите коэффициент диффузии и среднеквадратичный сдвиг частицы гидрозоля
за время 10 с, если радиус частицы 50 нм, температура опыта 293 К, вязкость среды
110-3Пас.
9. Среднеквадратичное значение проекции сдвига частицы гидрозоля SiO2 за 3с
составляет 8мкм. Определите радиус частицы, если вязкость дисперсионной среды
равна 110-3Пас при 293 К.
10. Определите проекцию среднего сдвига для частиц гидрозоля за время 10 с, если
радиус частиц 0,05 мкм, температура опыта 293 К, вязкость дисперсионной среды
равна 110-3 Пас.
11. Определить коэффициент диффузии и среднеквадратичный сдвиг частицы гидрозоля
за время 30 с, если радиус частицы 60 нм, температура опыта 293 К, вязкость
дисперсионной среды равна 110-3Пас.
12. Найти средний сдвиг частиц дыма хлористого аммония с радиусом 10-6м при 273 К за
время 5 с. Вязкость воздуха 1,710-5 Пас.
6.2. Контрольные вопросы и задания для проведения промежуточной
аттестации
Примерный перечень вопросов к зачету по дисциплине
«Физическая и коллоидная химия» (семестр 4) для студентов
1.
2.
3.
4.
5.
Развитие физической и коллоидной химии как науки.
Основные понятия и определения термодинамики.
Формы энергии. Теплота и работа. Живые системы.
Первый закон термодинамики. Стандартные условия в термодинамике.
Понятие о внутренней энергии. Закон сохранения энергии. Энтальпия.
23
6. Процессы равновесные и неравновесные. Энтропия.
7. Второй закон термодинамики.
8. Изменение энтропии как критерий направленности и равновесия в изолированной
системе.
9. Термодинамические потенциалы Гиббса и Гельмгольца. Условия самопроизвольного
протекания процессов.
10. Закон Гесса и следствия из него.
11. Экзергонические и эндергонические реакции. Макроэргические соединения.
12. Общие представления об обмене веществ и энергии.
13. Энергетический баланс организма, его этапы.
14. Биологическое окисление, его значение.
15. Окислительное фосфорилирование.
16. Метаболизм.
17. Вода в живых организмах. Аномальные свойства воды.
18. Диссоциация воды. Ионное произведение воды.
19. Растворы. Способы выражения концентрации растворов.
20. Термодинамика процессов растворения.
21. Основные направления в развитии растворов. Физическая и химическая теории
растворов.
22. Коллигативные свойства разбавленных растворов: давление насыщенного пара
растворителя над растворами. Закон Рауля.
23. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения
разбавленных растворов.
24. Осмос. Диффузия. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.
25. Понятие о гомеостазисе. Изотонические, гипертонические и гипотонические растворы.
Роль осмоса в биологических процессах.
26. Отклонения свойств разбавленных растворов электролитов от законов Рауля и ВантГоффа. Изотонический коэффициент.
27. Роль электролитов в процессах жизнедеятельности.
28. ТЭД. Связь изотонического коэффициента со степенью диссоциации.
29. Применение закона действующих масс к электролитам. Закон разбавления Оствальда.
30. растворы сильных электролитов. Основные положения теории сильных электролитов.
31. Буферное действие водных растворов. Буферные системы живых организмов.
32. Физико-химические основы биохимических реакций. Гомогенные и гетерогенные,
простые и сложные реакции.
33. Скорость химической реакции.
34. Порядок и молекулярность реакции.
35. Понятие равновесия. Смещение равновесия. Принцип Ле-Шателье.
36. Закон действующих масс. Константы равновесия Кр и Кс.
37. Гетерогенное равновесие. Правило фаз Гиббса.
38. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Теория переходного состояния.
Активированный комплекс.
39. Особенности и классификация каталитических процессов.
40. Гомогенный катализ. Теория промежуточных продуктов.
41. Гетерогенный катализ. Теория активных центров.
42. Общая характеристика ферментов. Химическая природа ферментов.
43. Ферментативный катализ. Отличие ферментов от других видов катализаторов.
44. Температурный оптимум действия ферментов.
45. Общие представления о механизме действия ферментов.
46. Дисперсные системы и их классификация.
47. Особенности коллоидного состояния.
48. Методы получения коллоидных систем.
24
49. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов. Броуновское движение.
Уравнение Эйнштейна.
50. Диффузия коллоидных растворов. Закон Фика. Коэффициент диффузии.
51. Осмотическое давление коллоидных растворов. Формула Вант-Гоффа.
52. Седиментационное равновесие. Скорость оседания частиц.
53. Оптические свойства коллоидных растворов.
54. Электрические свойства коллоидных растворов. Электрофорез. Электроосмос.
55. Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных растворов.
56. Коагуляция коллоидных растворов. Порог коагуляции.
57. Кинетика коагуляции.
58. Пептизация.
59. Мицеллообразование. Строение мицеллы. Причины образования зарядов коллоидных
частиц.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература
1. ЭБС «Znanium.com» Должикова, Н.М. Практикум по коллоидной химии: учебное
пособие для вузов / В.Д. Должикова, Н.М. Задымова, Л.И. Лопатина; под ред. В.Г.
Куличихина. - М.: Вузовский учебник: Инфра-М, 2012. - 288 с. - Режим доступа:
http://znanium.com/
2. Физическая и коллоидная химия: учебник для студентов вузов / [А.П. Беляев и др.];
под ред. А.П. Беляева. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 704 с.
3. Попова, А.А. Физическая и коллоидная химия: учебное пособие и практикум /
[А.А. Попова и др.]. - Майкоп: Магарин О.Г., 2013. - 476 с.
б) дополнительная литература
1. Мягченков, В.А. Поверхностные явления и дисперсные системы: учеб. пособие/
В.А. Мягченков. – М.: Колос, 2007. – 187 с.
2. Поверхностные явления. Адсорбция: методические указания к выполнению
лабораторных работ для студентов технологических и инженерных специальностей
высших учебных заведений/ [сост. Н.О. Сичко]. - Майкоп: Магарин О.Г., 2012. - 44
с.
3. Лабораторный практикум по курсу «Органическая, биологическая и
физколлоидная химия»: метод. пособие/[сост. Н.О. Сичко]. – Майкоп: Григоренко
А.А., 2010. – 81 с.
4. Методические указания и контрольные задания по курсу "Поверхностные явления
в дисперсных системах"/ [сост. Сичко Н.О., Голованова Т.Н.]. - Майкоп: МГТУ,
2005. - 22 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
http://e-lib.kemtipp.ru/
http://www.booksmed.com/
http://www.kbgau.ru/
http://www.ph4s.ru/
http://www.isuct.ru/
http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/
https://disk.yandex.ru/
http://bookre.org/
25
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Материально-техническое обеспечение дисциплины включает:
1. Библиотечный фонд ФГБОУ ВПО «МГТУ»;
2. Мультимедийная лаборатория для проведения лабораторного практикума
26
Дополнения и изменения в рабочей программе
за ________/________ учебный год
В рабочую программу
Физико-химические методы исследования
(наименование дисциплины)
для направления (специальности)
(номер направления (специальности)
вносятся следующие дополнения и изменения:
Дополнения и изменения внес
(должность, Ф.И.О., подпись)
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
_
(наименование кафедры)
«____»___________________20_г.
Заведующий кафедрой __________________
(подпись)
_____________
(Ф.И.О.)
27