Анотація, мета вивчення і зміст курсу "Фізична та колоїдна хімія"

Анотація

Повна назва дисципліни - Фізична та колоїдна хімія.

Автор (лектор) - доцент Зайцева В.Г.

Кількість годин: загальна - 243, ЛК - 36, ЛПЗ - 72, СР – 135.

Вид підсумкового контролю - іспит

Мета вивчення дисципліни.

Вивчення курсу фізичної та колоїдної хімії в аграрному ВУЗі дає теоретичну основу для розуміння таких дисциплін як фізіологія, мікробіологія, ґрунтознавство, агрохімія, захист рослин. Знайомство з фізико-хімічними методами досліджень дозволяє повніше використовувати їх для рішення деяких питань аграрного виробництва. Засвоєння фізичної та колоїдної хімії є необхідною ланкою в підготовці кваліфікованих спеціалістів у галузях агрономії, ґрунтознавства, агроекології.

Зміст курсу:

1. Модуль  

Тема 1. Поняття про розчини неелектролітів, їх роль у природі. Газоподібні, рідкі та тверді розчини.

Водні розчини, причини їх утворення та способи вираження складу. Масова частка, молярна , моляльна концентрації, нормальна концентрація, титр. Розбавлені розчини неелектролітів. Осмос. Замерзання і кипіння розчинів. Закони Вант-Гоффа і Рауля.  Розчини слабких електролітів. Ізотонічний коефіцієнт, ступінь дисоціації, як показник сили електроліту. Константа дисоціації слабких електролітів та її зв’язок із ступенем дисоціації.

Тема 2: Іонний добуток води

Водневий і гідроксильний показники та оцінка середовища розчину. Типові способи вимірювання рН. Реакції гідролізу солей. Типи гідролізу, константи та ступінь гідролізу солей, утворених слабкими і сильними кислотами та основами. Напрямок зміни середовища розчинів солей, що гідролізуються. Поняття про явище повного гідролізу.

2. Модуль. 

Тема 3: Буферні системи.

Склад та механізм дії. Розрахунок рН буферних систем. Буферна ємність. Вплив концентрацій компонентів буферного розчину на буферну ємність. Біологічне значення буферних систем.

Тема 4: Основи електрохімії

Електродні потенціали. Стрибки потенціалів на межі метал - розчин. Стандартні електродні потенціали (ряд напруг металів). Окислювально-відновні процеси в гальванічних елементах. Рівняння Нернста. ЕРС гальванічного елемента. Потенціометричні методи визначення активної концентрації   Н⁺ - іонів (рН)

3  Модуль

 Тема 5: Основи електрохімії

Загальні поняття про електроліз. Закови Фарадея. Кулонометрія. Електрохімічна поляризація. Перенапруга. Застосування електролізу в промисловості. Хімічні джерела електричного струму. Акумулятори, паливні елементи, сухі елементи.

Загальні поняття про корозію. Хімічна і електрохімічна корозія. Вплив блукаючих струмів на інтенсивність корозії. Механізм перебігу корозії. Методи захисту металів від корозії. Електрохімічний захист. Інгібітори корозії.

Тема 6: Поверхневі явища.

Вільна енергія системи. Поверхневий натяг рідини та твердих речовин. Способи зменшення вільної енергії системи.  Фізична та хімічна адсорбція. Адсорбція на поверхні розділу тверде тіло – газ та тверде тіло – розчин. Ізотерма адсорбції, рівняння Фрейдліха, Легмюра, БЕТ. Адсорбція на межі поділу рідина – газ. Рівняння Гіббса. Орієнтація молекул в поверхневому шарі. Змочування. Краєвий кут змочування. Обмінні адсорбції. Рівняння Гапона – Нікольського. Адсорбційні процеси в ґрунтах

4 Модуль.

Тема 7: Колоїдні системи.

Подвійний електричний шар. Структура подвійного електричного шару, x- потенціал. Будова міцели золя кремнієвої кислоти. Електрокінетичні явища. Електрофорез та електроосмос. Заряд поверхні частиног. Високодисперсні грунти. Крапка нульового порядку.

Що має знати та вміти студент

Модуль 1. Поняття про розчини неелектролітів, слабких та сильних електролітів. Іонний добуток води

Студент має знати: визначення основних понять: електроліт, неелектроліт, ступінь дисоціації, константа дисоціації, водневий показник середовища, іонна сила розчину визначення законів: закон про осмотичний тиск, закони  Рауля, закон розведення Оствальду,.

Студент повинен вміти: розв’язувати завдання на визначення осмотичного тику, температур кипіння та замерзання розчинів, , розв’язувати задачі на визначення рН розчинів, ступеня дисоціації, та константи дисоціації, вміти складати схеми гідролізу для солей та  прогнозувати утворення певного середовища.

Модуль 2. Буферні розчини. Електрохімія

Студент має знати: Загальна характеристика та механізм дії буферних розчинів. . приклади кислих та основних буферних розчинів. Процеси, що відбуваються на межі поділу двох фаз метал-розчин, утворення електродного потенціалу, склад та принцип дії гальванічних елементів.

Студент повинен вміти: писати рівняння реакцій, що відбуваються в буферних розчинах при додаванні кислоти чи лугу, проводити розрахунки рН буферних розчинів,  розраховувати буферну ємність, складати схеми гальванічних елементів, та проводити розрахунки ЕРС гальванічних елементів, використовуючи рівняння Нернста  для визначення електродного потенціалу, прогнозувати можливі корозійні процеси при контакті металів, застосовувати данні знання для запобіганню процесів корозії.

Модуль 3. Поверхневі явища

Студент має знати: Загальна характеристика поверхневих процесів. Адсорбцію на межі поділу двох фаз. Змочування.

Кількісні характеристики процесу адсорбції. Ізотерма адсорбції. Рівняння Фрейндлиха, рівняння Легмюра. Молекулярна адсорбція з розчинів. Правило - Панетта-Фаянса.. Іоннообмінна адсорбція. Рівняння Нікольського. Ємність поглинання

Студент повинен вміти: будувати ізотерму адсорбції, проводити розрахунки по визначенню процента адсорбції, використовуючи правило Фаянса –Пенетта прогнозувати хід адсорбції.

Модуль 4. Колоїдна хімія

Студент має знати: властивості колоїдних систем, методи приготування колоїдних розчинів. будову колоїдних частинок, електрокінетичний потенціал. структуру подвійного електричного шару, x- потенціал, фактори , що впливають на x- потенціал . Коагуляція колоїдів. Поріг коагуляції. Правило Шульца-Гарді Пептизація колоїдних розчинів

Студент повинен вміти: складати будову міцели, визначати заряд міцели та коагулятор для даного золю, розраховувати поріг коагуляції, та коагулюючи дію електроліту,  проводити дослідження властивостей гідрозолей  та приготування їх в лабораторії дотримуючись правил ТБ.

Література:

№	Вид	Назва
1	Основна	А.И.Болдырев. Физическая и коллоидная химия . «Высшая школа», М.: 1983г.
2		И.С.Галинкер, П.И. Медведев. Физическая и коллоидная химия. «Высшая школа», М: 1972г.
3		Воловик Л.С. та ін. Колоїдна хімія.- К., 1999р.
4		Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии : поверхностные явления и дисперсные системы.- М.: 1989 г.
3	Додаткова	Кудрявцева А.А. Составление химических уравнений.-М.: Высшая школа, 1991г
4		Глинка Н.Л. Общая химия . Л.: Химия. 1979.
5		Хомченко Г.П., Цитович И.К. Неорганическая химия.- М.: Высшая шк.,1987.- 340 с.