Кафедра химии

ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Задания к контрольным работам

Новосибирск 2015

УДК 544(07)

ББК 23, я

А Ф 505

Кафедра химии

Составители: доц. Н.П. Полякова,

канд. пед. наук, доц. Е.Г. Медяков

Рецензент: канд. биол. наук, доц. И.В. Васильцова

Физическая и коллоидная химия: задания к контр. работам/ Новосиб. гос. аграр. ун-т; сост.: Н.П. Полякова. – Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2015. – 70 с.

Контрольные работы содержат задания для индивидуальных самостоятельных работ студентов по темам курса физической и коллоидной химии по циклу МЕН.В.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлениям подготовки: 110400.62 − Агрономия; 110100.62 − Агрохимия и агропочвоведение.

Утверждены и рекомендованы к изданию методическим советом агрономического факультета (протокол №__ от _______2015 г.).

Новосибирский государственный аграрный университет, 2015

Контрольные работы составлены в соответствии с учебным планом и рабочей программой по дисциплине «Физическая и коллоидная химия» для студентов очной формы обучения.

Раздел «Физическая химия» изучает химическую термодинамику, свойства растворов электролитов и неэлектролитов, электрохимические процессы, т.е. все то, что в дальнейшем поможет студентам понять процессы, протекающие в почвах и растениях под действием различных факторов.

Предметом изучения раздела «Коллоидная химия» являются дисперсные системы, их получение, свойства, практическое применение. Для сельскохозяйственных наук (почвоведение, агрохимия) это очень важно, так как почвы, растения и все, что их окружает, являются дисперсными системами.

Изучаемые вопросы предмета направлены на формирование следующих компетенций:

- для направления подготовки 110400.62 – Агрономия:

владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1); умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-3); готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-5); способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования; теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);

- для направления подготовки 110100.62 − Агрохимия и агропочвоведение: владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1); способность представлять современную картину мира на основе естественнонаучных, математических знаний, ориентироваться в ценностях бытия, жизни, культуры (ОК-11); способность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования; теоретического и экспериментального исследования (ПК-1); способность к лабораторному анализу образцов почв, удобрений и растений (ПК-22).

При оформлении контрольной работы необходимо придерживаться следующих правил:

1) контрольная работа выполняется в отдельной тетради с указанием фамилии, имени, отчества, факультета, направления подготовки, курса, номера группы, номера варианта;

2) работа должна быть написана ручкой разборчиво, без сокращений. На каждой странице следует оставлять поля для замечаний преподавателя;

3) соблюдать последовательность выполнения заданий, полностью переписывать условие. Каждое задание необходимо начинать с новой страницы. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.

Содержание контрольной работы

соответствует изучаемым темам

Тема 1. Основные термодинамические представления.

Понятия химической термодинамики. Энтальпия. Закон Гесса. Понятие энтропии. Энергия Гиббса. Термодинамические расчеты по реакции.

Тема 2. Учение о растворах.

Физическо-химическая теория растворов. Роль растворителя в образовании растворов. Понижение давления насыщенного пара над раствором по сравнению с давлением насыщенного пара чистого растворителя. Закон Рауля. Следствия из закона Рауля. Криоскопия. Эбуллиоскопия. Диффузия. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа. Идеальные растворы. Реальные растворы. Теория сильных электролитов. Сильные электролиты.

Расчет рН в растворах сильных и слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда. Буферные системы, их состав и механизм действия. Расчет рН буферных растворов. Буферная емкость.

Тема 3. Электрохимические процессы.

Возникновение электродного потенциала на границе раздела фаз металл-раствор. Зависимость между скачком потенциала на границе соприкосновения металла и раствора (электродным потенциалом) и концентрацией (активностью) ионов этого металла в растворе (уравнение Нернста). Виды электродов. Ряд стандартных электродных потенциалов. Гальванические элементы. Расчет ЭДС гальванических элементов в стандартных условиях.

Электролиз. Основные понятия и процессы. Процессы на аноде (растворимый и нерастворимый анод). Классификация процессов на катоде. Последовательность восстановления металлов на катоде из смеси катионов. Применение электролиза.

Химическая и электрохимическая коррозия. Механизм процесса коррозии. Способы защиты металлов от коррозии.

Тема 4. Поверхностные явления.

Поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Физическая и химическая адсорбция. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Адсорбция на границе раздела фаз: жидкость-газ и жидкость-жидкость. Уравнение Гиббса. Адсорбция на границе твердое тело-газ и твердое тело-раствор. Уравнения Ленгмюра и Фрейндлиха. Молекулярная и ионообменная адсорбция. Иониты.

Хроматография, виды, механизм. Хроматографический адсорбционный анализ. Применение хроматографии.

Тема 5. Коллоидная химия.

Классификация дисперсных систем. Дисперсионная среда и дисперсная фаза. Оптические, кинетические, электрические свойства коллоидных систем. Теория мицеллообразования. Способы получения дисперсных систем (диспергирование, коагуляция).

Виды устойчивости коллоидных систем. Разрушение коллоидных систем. Коагуляция. Правило Шульце-Гарди. Порог коагуляции. Коллоидная защита, ее роль в биологических системах.

Специфические особенности растворов ВМС, их классификация. Сходство ВМС с истинными растворами и коллоидными системами. Растворение ВМС, набухание. Вязкость растворов ВМС. Изоэлектрическая точка белка. Устойчивость растворов ВМС. Высаливание. Коацервация.

Список литературы