Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України.



Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України.

Миколаївський державний коледж економіки та харчових технологій

 

Методичні рекомендації

до виконання самостійної роботи

з дисципліни «Фізична та колоїдна хімія»

для студентів денної форми навчання

спеціальності 5.05170104

«Виробництво хліба, кондитерських, макаронних виробів і харчоконцентратів»

 

 

Миколаїв, 2011


 

Фізична та колоїдна хімія. Методичні рекомендації по вивченню питань самостійної роботи.// -М.:МДКЕХТ,20011.- с.35

 

 

Укладач: Козій О.О., викладач хімії.

 

Методичні рекомендації до самостійної роботи студентів складені відповідно до програми дисципліни «Фізична та колоїдна хімія» з метою надання допомоги студентам при освоєнні курсу дисципліни.Рекомендовано для студентів денного відділення спеціфльності 5.05170104 «Виробництво хліба, кондитерських, макаронних виробів і харчоконцентратів».

 

 

Розглянуто та затверджено

на засіданні циклової комісії

природничо-наукових дисциплін

Протокол №___від___2011р.

Голова циклової комісії

_________І.В.Пінчук


Загальні методичні рекомендації

 

У формуванні сучасного технолога велике значення надається знанням з хімії, які повинні відповідати найвищим вимогам виробничої діяльності і найновішим досягненням науково-технічного прогресу. Специфічно важлива роль фізичної та колоїдної хімії визначається тим, що багато товарів народного споживання є, як правило, хіміко-технологічними продуктами за своїм походженням або вироблені з хімічної сировини, мають конкретний хімічний склад і конкретні хімічні і фізико-хімічні властивості. При визначенні товарознавчих характеристик різноманітних товарів застосовують хімічні та фізико-хімічні методи дослідження. Зберігання продовольчих товарів пов’язане з хімічними і біохімічними процесами, які диктують умови і терміни зберігання. Тільки на основі розуміння механізмів таких процесів можна керувати ними і регулювати їх, усувати або уповільнювати небажані хімічні перетворення в продовольчих товарах.

Кулінарна обробка харчових продуктів, що включає в себе такі процеси, як набухання первинної сировини, екстракцію, розчинення, теплову обробку тощо - є складним фізико-хімічним і колоїдним процесом, а отримані продукти являють собою хімічні, фізико-хімічні і колоїдні системи з повним набором характерних для таких систем властивостей.

Фізична та колоїдна хімія формує наукове мислення необхідне для свідомого обґрунтування технологічних процесів, що відбуваються при випіканні хліба, кондитерських виробів та харчових концентратів, а також розуміння необхідності дотримання технологічних режимів відповідно до нормативно-технологічної документації.

Програмою дисципліни „Фізична та колоїдна хімія” передбачено засвоєння студентами основних розділів курсу, а також використання цих знань при вивченні спеціальних дисциплін.

При вивченні питань самостійної роботи студентами рекомендовано складати стислий конспект за поданим планом, в якому висвітлюються: визначення понять і законів, їх математичний вираз, вказуються одиниці вимірювання, встановлюються залежності між параметрами, наводяться приклади стосовно практичного застосування процесу, явища.

При самостійному опрацюванні навчального матеріалу необхідно звертати увагу на використання фізичних і колоїдних процесів в технологічних процесах, в товарознавстві харчових продуктів, мікробіології та санітарії, в повсякденному житті.

При розв’язуванні задач дотримуйтесь таких вимог:

ü записуйте стислу умову задачі;

ü записуйте формулу за якою необхідно зробити розрахунки, якщо потрібно, зробіть перевод даних у іншу систему вимірювання;

ü підставте чисельні значення та зробіть розрахунок;

ü дайте повну відповідь.

Якщо задача має декілька дій, то до кожної дії записуйте питання.

При потребі зверніться до практичної частини даного посібника, де розглянуті приклади розв’язування типових задач і є необхідні методичні рекомендації до їх рішення.

 

Розділ І. Фізична хімія

 

Вступ

Предмет “Фізична та колоїдна хімія”, його зміст, задачі. Ломоносов М.В. – засновник фізичної хімії. Розвиток фізичної хімії та роль російських та зарубіжних вчених. Значення фізичної та колоїдної хімії в різних галузях промисловості, а також для вивчення спеціальних дисциплін. Основні напрямки розвитку фізичної хімії.

 

Тема 1. Основні поняття та закони термодинаміки. Термохімія

Зміст теми

Предмет термодинаміки. Основні поняття термодинаміки: система, фаза, види систем, параметри стану систем, теплота, робота. Способи передачі енергії. Передача теплоти в теплових апаратах шляхом теплопровідності, тепловипромінювання та конвекції.

Перший закон термодинаміки для ізохорного та ізобарного процесів. Ентальпія.

Другий закон термодинаміки. Самодовільні процеси. Вільна та зв’язана енергії. Ентропія – міра зв’язаної енергії або ступінь безладдя системи. Напрямок перебігу хімічних реакцій.

Використання І, ІІ законів термодинаміки для пояснення існування екосистем, живих організмів, білкових молекул, розчинності різних речовин у воді. Джерела енергії.

Термохімія. Екзотермічні та ендотермічні реакції. Тепловий ефект реакції. Термохімічні рівняння, їх особливості. Теплоти: утворення, розкладання, згоряння, розчинення.

Основні закони термохімії: закон Лавуазьє-Лапласа, закон Гесса. Термохімічні розрахунки.

 

Після вивчення теми

Студент повинен знати:

ü основні поняття термодинаміки: термодинамічна система, фаза, параметри стану системи, енергія, теплота, робота, ентальпія, ентропія;

ü основні поняття термохімії: теплоти (стандартні молярні ентальпії) утворення, розкладу, згорання, розчинення;

ü основні закони термодинаміки (І і ІІ) та термохімії (закони Лавуазьє – Лапласа, Гесса);

ü способи передачі енергії, енергетику біохімічних і фізіологічних процесів;

ü теоретичні основи термодинамічних розрахунків.

Студент повинен вміти:

ü розв’язувати задачі з обчисленням термохімічних і термодинамічних величин: теплот утворення речовин, теплових ефектів хімічних реакцій, змін ентальпії, ентропії, енергії Гіббса (ізобарно-ізотермічного потенціалу), робити висновки щодо напрямку перебігу реакції;

ü пояснювати окремі енергетичні та фізіологічні, фізико-хімічні процеси з точки зору законів термодинаміки.


Тематичний план вивчення теми „Термодинаміка. Термохімія”

Назва теми Всього годин Лекції Семінари Практичні роботи Самостійна робота
Вступ. Предмет термодинаміки, основні поняття.          
Закони термодинаміки.         пит1.
Термохімія.         пит.2
Термохімічні розрахунки.         пит.3.
Основи термодинаміки та термохімії.          
Разом:          

1. Підготувати повідомлення за темами:

ü „Використання І, ІІ законів термодинаміки для пояснення існування екосистем, живих організмів, білкових молекул, розчинності різних речовин у воді”;

ü „ Джерела енергії”;

ü „Енергетика біохімічних і фізіологічних процесів”;

ü „Передача теплоти в теплових апаратах шляхом теплопровідності, тепловипромінювання і конвекції”.

2. „Теплота розчинення“. При опрацюванні даного питання рекомендовано скласти конспект.

3. Розв’язування розрахункових задач.

 

Питання для самоконтролю

1. Які процеси відбуваються самочинно при заданих температурах, тиску, концентрації?

2. Які умови самочинного перебігу хімічного процесу?

3. Які рівняння називаються термохімічними?

4. Що називають теплотами утворення, розкладання, згорання, розчинення?

5. Що означає вираз „зміна внутрішньої енергії в хімічній реакції ( U)”?

6. Що означає вираз „зміна ентальпії в хімічній реакції ( Н)”?

 

Задачі для самоконтролю

1. Обчисліть тепловий ефект реакції

2NaHCO3 ↔ Na2CO3 + CO2 + H2O

якщо стандартні теплоти утворення:

∆Н0 утв.(NaHCO3)= -951,3 кДж\моль; ∆Н0 утв.(Na2CO3)= -1135,3 кДж\моль;

∆Н0 утв.(CO2)= -393,5 кДж\моль; ∆Н0 утв.(H2O)= -285,8 кДж\моль?

(Відповідь: = 227,95 кДж).

 

2. Розрахуйте теплоту утворення СН4 за реакцією згорання, якщо:

∆Н0 утв.(CO2)= -393,3 кДж\моль; ∆Н0 утв.(H2O)= -286,9 кДж\моль;

∆Н0 згор.(СН4)= -890,8 кДж\моль?

(Відповідь: Н0утв.(СН4) = -74,6 кДж/моль).

 

3. Скільки теплоти виділиться при спалюванні 10л етилену (н.у.) якщо:

∆Н0 утв.(CO2)= -392,9 кДж\моль; ∆Н0 утв.(H2O)= -285,9 кДж\моль;

∆Н0 згор.(С­2Н4)= -56,8 кДж\моль? (Відповідь: Q =261,6 кДж).

 

4. При зберіганні борошна моносахариди (С6Н12О6) повільно окислюються киснем повітря з виділенням теплоти. Обчисліть тепловий ефект цієї реакції, якщо теплоти утворення дорівнюють:

∆Н0 утв.(CO2)= -393,6 кДж\моль; ∆Н0 утв.(H2O)= -285,9 кДж\моль;

∆Н0 утв.(H2O6)= -1272,45 кДж\моль? (Відповідь: = - 2804,45 кДж).

 

5. Визначте зміни ентропії ∆S за стандартних умов для реакції:

Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2

Значення Sо реагуючих речовин:

Sо FeO = 58,79 Дж\моль · град.; Sо Fe3O4 = 151,46 Дж\моль · град.;

Sо CO = 197,4 Дж\моль · град., Sо CO2 = 213,6 Дж\моль · град.

(Відповідь: S0=41,11 Дж/моль·град).

 

Зміст теми

Агрегатні стани речовини, їх загальна характеристика. Газоподібний стан речовини. Ідеальний газ, основні закони ідеального газу. Реальні гази. Критичний стан. Ізотерма реального газу. Зрідження газів, використання зріджених газів.

Рідкий стан речовини. Властивості рідин: ізотропність, внутрішня будова, асоціація, температура кипіння та замерзання рідин. Поверхневий натяг. Вільна поверхнева енергія. Поверхнево-активні речовини, їх роль в технології приготування їжі: емульгування, піноутворення. В’язкість рідин, її залежність від різних факторів. Вплив в’язкості на якість і смакові властивості харчових продуктів: карамелі, драглів, шоколаду та ін.

Методи визначення поверхневого натягу та в’язкості.

Твердий стан речовини. Кристалічний та аморфний стан речовини. Типи кристалічних решіток. Енергія кристалічної решітки. Утворення та руйнування кристалів при виборі режиму заморожування продуктів харчування. Сублімація, її значення в консервуванні харчових продуктів. Кристалізація. Температура плавлення та температура димоутворення жирів.

Фазові переходи. Правило фаз Гіббса і його застосування до однокомпонентних систем.

Після вивчення теми

Студент повинен знати:

ü характеристики агрегатних станів речовини;

ü основні фізичні константи;

ü наукові основи процесів сублімації, заморожування, емульгування, піноутворення, зрідження газів, карамелізації;

ü вплив в’язкості на смакові властивості страв;

ü наукові основи зберігання плодів в різних газових середовищах;

ü суть фізико-хімічного аналізу рівноважного стану гетерогенних систем.

Студент повинен вміти:

ü розв’язувати задачі з обчисленням фізико-хімічних величин: поверхневий натяг і в’язкість; з використанням газових законів;

ü визначати дослідним шляхом поверхневий натяг і в’язкість рідин, розраховувати ці величини на мікрокалькуляторі;

ü пояснювати діаграми стану однокомпонентних систем.

Тематичний план вивчення теми „Агрегатні стани речовини“

Назва теми Всього годин Лекц Семі-нари Лаборат. роботи Самост. робота Практ. роботи
Газоподібний стан речовини         пит.1  
Рідкий стан речовини            
Визначення поверхневого натягу і в’язкості рідин.         пит.2  
Фазова рівновага.            
Розв’язування задач з теми „Агрегатні стани речовини“         пит.3,4  
Разом:            

Питання для самоконтролю

1. Запишіть вирази законів Бойля-Маріотта, Гей-Люссака, Шарля, об’єднаного газового закону, рівняння Менделєєва-Клапейрона.

2. За якими ознаками можна відрізнити кристалічне тіло від аморфного?

3. Чому при швидкому охолодженні рідини вона переходить у аморфний стан, а не в кристалічний?

4. Що таке енергія кристалічної решітки? Енергія кристалічної решітки NaCl складає 771 кДж/моль, а для КІ вона дорівнює 687 кДж/моль. Чиї кристали більш міцні?

 

Задачі для самоконтролю

1. Обчисліть молекулярну масу діетилового ефіру, якщо 215мл його парів при 77оС та тиску 700 мм.рт.ст.. мають масу 0,51г. (Відповідь: µ = 74 г/моль).

 

2. Під тиском 105,4 кПа і при температурі 25 оС азот заповнює посудину місткістю 5,5л. Обчисліть кількість речовини азоту що міститься в цій посудині.

(Відповідь: ν = 0,234 моль).

 

3. Густина галоген водню за повітрям дорівнює 2. Визначте густину цього газу за воднем і назвіть його.

(Відповідь: С4Н10; густина за воднем – 29).

 

4. У балоні місткістю 12 л знаходиться кисень під тиском 141,85 ·105 Па при температурі 10 оС. Який об’єм займатиме ця кількість газу за нормальних умов?

(Відповідь: V0 = 1,63 м3).

Зміст теми

 

Предмет хімічної кінетики. Швидкість хімічної реакції. Залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин(закон діючих мас), від температури (правило Вант-Гоффа, енергія активації, рівняння Арреніуса). Теорія зіткнення, теорія перехідного стану.

Каталіз і каталізатори. Теорія проміжних сполук для пояснення дії каталізаторів. Гомогенний каталіз. Адсорбційна теорія гетерогенного каталізу.

Ферменти, їх роль в різних процесах: ферментації /бродінні/, квашенні, в дезагрегації колагену м’яса в глютин, в процесах перетравлення їжі та ін. Роль бактерій і плісеней у псуванні продуктів.

Оборотні та необоротні реакції. Хімічна рівновага. Константа рівноваги, її фізична сутність. Принципи Ле-Шательє. Способи зміщення рівноваги: зміна температури, концентрації та тиску.

Застосування принципу Ле-Шательє до біохімічного процесу дихання плодів. Пояснення правил їх зберігання. Зберігання плодів в умовах регульованого газового середовища.

 

Після вивчення теми

Студент повинен знати:

ü вплив природи речовин, що вступають в реакцію, на швидкість реакції;

ü вплив концентрації речовин на швидкість хімічних реакцій;

ü вплив температури на швидкість хімічних реакцій;

ü вплив каталізаторів на швидкість хімічних реакцій;

ü гомогенний, гетерогенний та ферментативний каталіз, особливості каталізаторів, що використовуються;

ü хімічна рівновага, константа рівноваги;

ü принцип рухомої рівноваги Ле-Шательє, способи зміщення рівноваги.

Студент повинен вміти:

ü обґрунтовувати правила зберігання харчової сировини, оптимальні режими технологічних процесів;

ü розв’язувати задачі на розрахунки швидкості хімічних реакцій з використанням закону діючих мас, правила Вант-Гоффа;

ü застосовувати принцип Ле-Шательє для пояснення зсуву хімічної рівноваги окремої реакції;

ü розв’язувати задачі на розрахунки константи хімічної рівноваги.

Тематичний план вивчення теми „Хімічна кінетика та рівновага“

Назва теми Всього годин Лекції Семінари Самостійна робота Лабор. роботи
Хімічна кінетика          
Каталіз       пит.2  
Хімічна кінетика та рівновага       пит.1,3  
Разом          

 


Питання для самоконтролю

1. Дайте визначення константі рівноваги, про що свідчить її значення і від яких факторів залежить?

2. Що називають активованим комплексом і в чому полягає його дія?

3. Який принцип дії каталізатора?

1. Дайте визначення ферментам, в чому полягає специфічність їх дії?

2. Наведіть приклади застосування ферментів в різних процесах.

3. У який бік зміститься рівновага реакцій:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3 + 92,18 кДж

N2O4 ↔ 2NO2 – 56,98 кДж

N2 + O2 ↔ 2NO – 181,0 кДж

а) при зниженні температури;

б) при зниженні тиску?

1. У якому напрямі зміститься рівновага системи:

H2 + S ↔ H2S

а) якщо збільшити концентрацію водню;

б) якщо зменшити концентрацію сірководню?

2. Розкрийте застосування принципу Ле-Шательє в харчовій промисловості, при зберіганні зерна, в аналітичній хімії.

3. Застосуйте закон дії мас до різних типів хімічних реакцій (дисоціації слабких електролітів, осадження, гідролізу).

 

Задачі для самоконтролю

1. Реакційна посудина місткістю 10л містить 0,5моль оксиду сірки(ІУ) і кисень. Через 8 с кількість речовини SO2 стала такою, що дорівнює 0,46моль. Визначте швидкість реакції в цей період часу. (Відповідь: 0,0005моль/(л ∙ с)).

 

2. Зазначте, в якому напрямку зміщуватиметься рівновага в оборотному процесі

3NO (г) + O2 (г) ↔ 2NO2 (г); ∆H = - 57.25кДж\моль

а) при зниженні температури; б) при збільшенні тиску.

 

3. Рівноважні концентрації речовин у системі 2А + В ↔ 2С + D дорівнюють:

[А] = 2моль/л, [В] = 1моль/л, [С] = 1,6моль/л. Обчислити початкові концентрації.

(Відповідь: [А]=3,6моль/л; [В]=1,8моль/л.)

 

4. У посудину об’ємом 10л помістили 56г чадного газу та 54г водяної пари. Константа рівноваги для реакції СО + Н2О ↔ СО2 + Н2 за умов реакції дорівнює 1. Якими стали концентрації всіх речовин у момент рівноваги?

(Відповідь: [СО] = 0,08; [Н2О] = 0,18; [СО2] = [Н2] = 0,12моль/л).

 

5. У скільки разів зросте константа швидкості хімічної реакції при підвищенні температури на 40оС, якщо температурний коефіцієнт швидкості дорівнює 3,5?

(Відповідь: зросте у 150 разів).

 

6. Обчислити, як зміниться швидкість реакції 2NO + O2 = 2NO2 внаслідок збільшення тиску втричі? (Відповідь: збільшиться у 27 разів).

 

7. Як збільшиться швидкість реакції при підвищенні температури з 10 до 100оС, якщо при нагріванні на кожні 10оС швидкість подвоюється?

(Відповідь: збільшиться у 512 разів.)

Тема 4. Істинні розчини

 

Зміст теми

Загальна характеристика розчинів. Теорії розчинів. Розчинність газів в рідинах. Закон Генрі. Наукові основи виготовлення і зберігання шипучих напоїв. Розчинність рідин. Розчинність у двохшарових рідинах. Закон розподілу. Екстракція, її застосування в технології харчових виробництв і приготуванні їжі. Розчинність твердих речовин. Вплив різних факторів на швидкість розчинення.

Властивості розведених розчинів. Ідеальні розчини. Колігативні властивості розчинів. Дифузія. Залежність швидкості дифузії від температури, розміру частинок, в’язкості середовища. Вплив швидкості дифузії на кількість екстрактивних речовин, які виділяються м’ясом в різних технологічних режимах. Осмос і осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа. Розчини ізотонічні, гіпертонічні, гіпотонічні. Плазмоліз і тургор в живих клітинах. Застосування явища осмосу для консервування харчових продуктів. Тиск пари над розчинами. І закон Рауля. Зміна температури кипіння та замерзання розчинів. Другий закон Рауля. Кріоскопія та ебуліоскопія. Антифризи, їх використання в холодильній техніці та для зберігання овочів та фруктів. Використання законів Рауля для варіння при підвищеному тиску /підвищеній температурі/ та при зниженому тиску/ зниженій температурі/.

Властивості розчинів електролітів. Відхилення властивостей розчинів електролітів від законів Рауля, Вант-Гоффа. Ступінь дисоціації. Сильні та слабкі електроліти. Теорія сильних електролітів. Уявний ступінь дисоціації. Другий закон Рауля та закон Вант-Гоффа для розчинів сильних електролітів. Слабкі електроліти. Константа дисоціації. Закон розведення Оствальда для розчинів слабких електролітів. Водневий показник. Залежність між концентрацією іонів водню та рН середовища для сильних електролітів. Загальна та активна кислотність середовища. Методи визначення рН середовища. Індикатори. Вплив рН середовища на перебіг біохімічних і технологічних процесів. Буферні розчини.

 

Після вивчення теми

Студент повинен знати:

ü класифікацію розчинів (за агрегатним станом, за розміром розчинених речовин, за концентрацією);

ü сутність процесу розчинення з точки зору термодинаміки;

ü властивості розведених розчинів неелектролітів і електролітів та їх застосування.

Студент повинен вміти:

ü розв’язувати задачі з обчисленням осмотичного тиску, температур кипіння та замерзання розчинів неелектролітів і електролітів, уявного ступеня дисоціації (для розчинів сильних електролітів), константи дисоціації і ступеня дисоціації для слабких електролітів, рН розчинів сильних електролітів;

ü обґрунтовувати вибір технологічних режимів для регулювання виділення екстрактивних речовин, що виділяються м’ясом в процесі варіння, зберігання, заморожування і розморожування харчових продуктів, виготовлення і зберігання шипучих напоїв тощо.

 

Тематичний план вивчення теми „Істинні розчини”

Назва теми Всього годин Лекції Семінари Самостійна робота Практ. роботи
Властивості розведених розчинів неелектролітів.       пит. 1,2  
Властивості розчинів сильних електролітів.          
Властивості розчинів слабких електролітів       пит.3  
Розв’язування задач з теми „Істинні розчини”.          
Разом 2 2        

Питання для самоконтролю

1. Чим можна пояснити зниження розчинності газів із збільшенням температури?

2. Чим можна пояснити, що розчинення деяких твердих речовин супроводжуються виділенням теплоти?

3. На чому базується екстракція речовини з розчину? В яких технологічних процесах використовується екстракція?

4. Чому при варці варення іноді фрукти зморщуються і стають жорсткими?

5. Запишіть вирази законів Вант-Гоффа, Рауля для розчинів неелектролітів і електролітів. Чим можна пояснити відхилення властивостей розчинів електролітів від властивостей розчинів неелектролітів.

6. Який з методів визначення рН найбільш точний?

7. На конкретних прикладах доведіть необхідність враховувати значення рН середовища в різних технологічних процесах?

 

Задачі для самоконтролю

1. 68,4г сахарози розчинили в 1000г води. Розрахуйте температуру замерзання та температуру кипіння розчину. (Відповідь: tзам = - 0,372 0 С, tкип = 100,104 0 С).

2. Розрахуйте молярну масу неелектроліту, якщо в 5л розчину міститься 2.5г неелектроліту. Осмотичний тиск цього розчину дорівнює 0,23 х 105Па при 20оС.

(Відповідь: µ = 52,93 г/моль).

3. Розчин, який містить 0,05моль сульфату алюмінію у 100г води, замерзає при – 4,19оС. Визначте уявний ступінь дисоціації солі в цьому розчині.

(Відповідь: αуявн = 87,6 %).

4. При якій температурі почне замерзати розчин, який містить 100г NaОН в 1000г води, якщо уявний ступінь дисоціації NaОН в цьому розчині дорівнює 60%?

(Відповідь: tзам = -7,440 С).

5. Визначте рН 0,01М розчину КОН, припускаючи повну дисоціацію КОН у розчині.

(Відповідь: рН = 12).

6. Визначте константу дисоціації оцтової кислоти, якщо ступінь дисоціації її в 0,1М розчині дорівнює 1,3%.

(Відповідь: Кдис = 1,7∙ 10-5).

7. При якій приблизно температурі повинен замерзати 40%-й водний розчин етилового спирту? (Відповідь: tзам = - 270 С).

8. Температура замерзання чистого бензолу 5,500оС, а розчину, який міститься в 0,2242г камфори і 30,55г бензолу, - 5,254оС. Визначте молекулярну масу камфори. Кріоскопічна стала бензолу 5,12 0. (Відповідь: µ = 152,74).

9. При якій приблизно температурі буде замерзати 45%-й розчин метилового спирту (СН3ОН) у воді? (Відповідь: tзам. = - 47, 60 С).

 

10. Обчисліть осмотичний тиск 2%-го розчину глюкози при 0оС. Густину розчину прийняти за одиницю. (Відповідь: πосм = 2,5207 ∙ 104 Па).

11. Осмотичний тиск розчину, що містить 7,5г сахарози в 625мл розчину, дорівнює 0,8307 · 105н\м2 при 12оС. Визначте молекулярну масу сахарози.

(Відповідь: µ = 342 г/моль).

 

Зміст теми

Поверхневі явища. Класифікація поверхневих явищ за агрегатним станом контактуючих фаз. Термодинамічна характеристика поверхні. Види сорбційних процесів. Поняття адсорбції, характеристика процесу. Рівняння Гіббса. Поверхнево-активні та поверхнево-неактивні речовини. Їх роль в технологічних процесах, санітарії. Орієнтація молекул ПАР у поверхневому шарі. Адсорбція на межі поділу фаз. Рідина – газ, рідина – рідина.

Адсорбція газів і розчинених речовин твердими адсорбентами. Залежність адсорбції від величини поверхні адсорбенту та його природи. Питома адсорбція. Рівняння Фрейндліха. Ізотерма адсорбції Ленгмюра, її пояснення. Змочування. Залежність адсорбції від властивостей твердої поверхні та природи розчинника. Гідрофільні та гідрофобні поверхні. Зміна властивостей поверхні /надання гідрофільності та гідрофобності/.

Молекулярна, іонна, іонообмінна адсорбція. Застосування адсорбції в ТПЇ, при виробництві цукру, вин, іонітного молока, очищенні питної води. Використання адсорбції в санітарії. Значення адсорбції при зберіганні сировини та продуктів харчування.

Поняття хроматографії, її використання для розділення сумішей та ідентифікації речовин.

 

Після вивчення теми

Студент повинен знати:

ü роль поверхневих явищ;

ü характеристику та кількісні закономірності адсорбційних процесів;

ü практичне застосування адсорбції.

Студент повинен вміти:

ü обґрунтовувати правила зберігання сировини;

ü проводити експеримент по дослідженню адсорбційних властивостей активованого вугілля.

 

Тематичний план вивчення теми „Поверхневі явища. Адсорбція“

Назва теми Всього годин Лекції Лаборат. роботи Самост. робота Семінар
Адсорбція на межі поділу рухомих фаз.          
Адсорбція на твердому адсорбенті.          
Дослідження адсорбції активованим вугіллям різних речовин з розчинів.       пит.1,2,3  
Адсорбційні процеси.       пит.1,2  
Разом          

Питання для самоконтролю

1. У чому полягає особливість іонообмінної адсорбції? Що таке іоніти? Де їх використовують?

2. Чому при деяких харчових отруєннях рекомендують приймати пігулки активованого вугілля?

3. Як враховують адсорбцію при зберіганні харчових продуктів, сировини?

4. Яким чином будуть орієнтовані молекули ПАР при адсорбції на активованому вугіллі з води? Вкажіть на схемі?

5. Яким чином будуть орієнтовані молекули ПАР при адсорбції на силікагелі з бензолу. Вкажіть на схемі.

РОЗДІЛ ІІ. КОЛОЇДНА ХІМІЯ

Після вивчення теми

Студент повинен знати:

ü визначення предмету колоїдної хімії;

ü поняття дисперсних та колоїдних систем;

ü основні методи добування та очищення колоїдних розчинів;

ü будову колоїдних частинок, сутність агрегативної та кінетичної стійкості золів;

ü поняття коагуляції, факторів, що її спричиняють, застосування коагуляційних процесів при проведенні операцій водопідготовки.

ü молекулярно – кінетичні та оптичні властивості колоїдних розчинів;

ü практичне застосування колоїдно-хімічних властивостей та явищ в сучасних методах і технологіях.

Студент повинен вміти:

ü складати схеми будов та формули міцел,

ü одержувати золі та визначати показники заломлення золів за допомогою рефрактометра;

ü робити розрахунки ПК колоїдних розчинів.


Тематичний план вивчення теми

„Дисперсні системи. Колоїдні розчини“

Назва теми Всього годин Лекц Семі-нари Лаборат. роботи Самост. робота Практ. роб.
Дисперсні системи.         пит.1  
Будова міцел. Стійкість золей.         пит.5  
Одержання колоїдних розчинів.         пит.2  
Коагуляція. Молекулярно – кінетичні властивості золів.         пит.3,4  
Розв’язування задач з теми „Колоїдні розчини“.            
Разом:            

Самостійна робота і методичні рекомендації щодо вивчення питань

1. Складання та заповнення таблиць “Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом”.

При потребі скористуйтесь опорною лекцією № 20 „Класифікація дисперсних систем. Емульсії”.

2. Методи добування колоїдних розчинів: диспергування, конденсація, пептизація. Методи очистки колоїдних розчинів: діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація.

3. Колоїдний захист.

При вивченні даних питань рекомендовано скласти стислий план – конспект, користуючись наведеним переліком літератури. При потребі скористуйтесь опорною лекцією № 17 „Колоїдні розчини. Методи добування та очищення”. Ознайомтесь з дослідами Рейса (див.Л-2, ст.156, мал.41,42), а також зверніть увагу на застосування електрофорезу та електроосмосу на практиці. Зверніть увагу на принцип роботи і будову діалізатора (див. Л-1, ст.145, мал.32,33).

4. Оптичні властивості золей: опалесценція, ефект Фарадея - Тиндаля, забарвлення золей. Оптичні методи аналізу: ультрамікроскопія та нефелометрія, рефрактометрія в контролі якості продукції виробництва.

Опрацюйте відповідний теоретичний матеріал за підручником, при потребі скористуйтесь опорною лекцією №19 „Молекулярно – кінетичні та оптичні властивості колоїдних розчинів”.

 

5. Вирішення задач на складання формул колоїдних частинок, розрахунки ПК.

Спочатку опрацюйте відповідний теоретичний матеріал за підручником, при потребі зверніться до опорної лекції № 18 „Стійкість колоїдних розчинів Коагуляція”. Рекомендовано скористуватися методичними рекомендаціями по розв’язуванню задач.

 

Питання для самоконтролю

1. Назвіть методи добування колоїдних розчинів.

2. Які методи очищення колоїдних розчинів існують? Яким фізичним явищем обумовлена опалесценція золей?

3. Що таке коагуляція та які фактори її спричиняють?

4. Який іон електроліту виявляє коагулюючу дію? Як коагулююча дія зв’язана із зарядом іону?

5. Яке практичне значення мають коагуляційні процеси?

6. Яке практичне значення мають електроосмос і електрофорез?

 

Задачі для самоконтролю

1. Золь броміду срібла був одержаний змішуванням 25мл 0,08 Н розчину КВr і 18мл 0,0096 Н розчину AgNO3. Визначте знак заряду частинок і складіть формулу міцели.

 

2. Золь сірки був одержаний додаванням 5мл розчину сірки в спирті до 10мл дистильованої води. Яким методом одержаний золь? Чим пояснити, що у проходящому світлі золь має червоно-оранжевий відтінок, а у відбитому блакитний?

3. Складіть схему будови та напишіть формулу міцели золя кремнієвої кислоти.

4. Запишіть формулу міцели золя берлінської лазурі, одержаної при взаємодії з надлишком хлориду заліза (ІІІ).

5. Золь гідроксиду заліза (ІІІ) одержали додаванням до невеликої кількості розчину хлориду заліза (ІІІ) киплячої води. Запишіть будову міцели золя гідроксиду заліза (ІІІ). Який з електролітів NaCl, CaCl2 AlCl3 має найменший поріг коагуляції для отримання золя?

 

Зміст теми

Класифікація грубодисперсних систем. Емульсії, їх класифікація. Будова емульсій. Стійкість, природа та роль емульгатора. Одержання та загальні властивості емульсій. Деемульгування. Харчові емульсії: молоко, вершки, сметана, масло, маргарин, соуси, їх будова і склад.

Піни. Будова та стійкість. Роль піноутворювачів. Добування та руйнування пін. Тверді піни. Харчові піни: збиті білки, вершки, креми, соуси, муси, хлібобулочні вироби, зефір, пастила, їх склад і будова. Піноутворення в хлібопеченні, вплив процесу на якість продукції.

Порошки. Суспензії. Пасти. Будова. Методи добування. Харчові продукти: цукор, сіль, мука, крохмаль, крупи, протерті супи. Аерозолі. Дими. Тумани. Значення аерозолів в харчовій промисловості. Забруднення навколишнього середовища емульсіями, пінами, аерозолями, їх руйнування.

 

Після вивчення теми

Студент повинен знати:

ü методи добування суспензій, порошків, паст, емульсій, пін, їх будову та методи добування;

ü роль стабілізаторів;

ü використання емульсій при зберігання овочів і фруктів;

ü методи руйнування емульсій, пін, аерозолів для очищення стічних вод і атмосфери.

Студент повинен вміти:

ü давати характеристику харчовим продуктам, які належать до грубодисперсних систем;

ü одержувати стійкі емульсії і піни.

Тематичний план вивчення теми „Грубо дисперсні системи“



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-06-26; просмотров: 68; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.204.42.89 (0.225 с.)