Материально-техническое обеспечение дисциплины
Дисциплина «Физическая и коллоидная химия» обеспечена проектором, ноутбуком, демонстрационными приборами и раздаточным материалом для проведения опытов.
5. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА
Вопросы к экзамену
Основные понятия термодинамики: система, состояние системы, функции состояния; процессы; внутренняя энергия системы; работа и теплота.
Математическое выражение первого начала термодинамики. Энтальпия. Изобарная и изохорная теплоты процесса и соотношение между ними. Закон Гесса. Термохимические уравнения.
Стандартные теплоты образования и сгорания веществ. Теплоты нейтрализации, растворения и гидратации. Зависимость теплоты процесса от температуры. Уравнение Кирхгофа.
Второе начало термодинамики и его энтропийная формулировка. Изменение энтропии в изолированных системах. Статистический характер второго начала термодинамики.
Энергия Гиббса и ее связь с максимальной работой процесса. Химический потенциал. Критерии термодинамического равновесия.
Уравнение изотермы химической реакции. Вывод закона действующих масс для гомогенного процесса. Константа химического равновесия и способы её выражения.
Основные понятия термодинамики фазовых равновесий: гомо- и гетерогенные системы, фаза, компонент. Фазовые превращения и равновесия: испарение, сублимация, плавление. Правило фаз Гиббса.
Диаграммы состояния однокомпонентных систем (вода). Уравнение Клапейрона – Клаузиуса. Связь с принципом Ле-Шателье.
Двухкомпонентные системы. Диаграммы плавления бинарных систем. Термический анализ.
Диаграмма состояния изоморфной системы, определение фазового состава и массового соотношения компонентов.
Диаграмма состояния неизоморфной системы, определение фазового состава и массового соотношения компонентов.
Идеальные и реальные растворы. Закон Рауля и две формы его записи.
Взаимосвязь между относительным понижением давления пара, понижением температуры кристаллизации, повышением температуры кипения раствора и осмотическим давлением разбавленных растворов нелетучих неэлектролитов.
Криоскопическая и эбулиоскопическая константы и их связь с теплотой кипения и плавления растворителя.
Гидратация и диссоциация. Термодинамика этих процессов. Константа и степень диссоциации, закон разбавления Оствальда.
Свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент. Криометрический и эбулиометрический методы определения молярных масс, изотонического коэффициента.
Удельная и молярная электропроводность, факторы, влияющие на их величину. Закон Кóльрауша. Скорость движения и подвижность ионов. Подвижность и гидратация ионов.
Методы измерения электоропроводности растворов, мостик Кольрауша.
Электролиз растворов электролитов, его применение. Гальванические покрытия.
Электродные потенциалы, механизм возникновения, уравнение Нернста. Стандартные электродные потенциалы и их измерение.
Классификация электродов. Принцип действия стандартного водородного, хлорсеребряного и стеклянного электрода.
Гальванические элементы Даниеля – Якоби и концентрационные гальванические элементы. Уравнение Нернста для ЭДС. Концентрационные скачки потенциалов.
Окислительно-восстановительные потенциалы, механизм их возникновения. Стандартный редокс-потенциал. Окислительно-восстановительные гальванические элементы.
ЭДС гальванического элемента, методы ее определения. Компенсационная схема измерения ЭДС. Обратимость работы гальванического элемента.
Кондуктометрический метод определения степени и константы диссоциации слабого электролита. Кондуктометрическое титрование сильных и слабых электролитов.
Метод кондуктометрического титрования, титрование смесей.
Предмет и методы химической кинетики, основные понятия. Скорость гомогенных химических реакций. Зависимость скорости химической реакции от различных факторов. Закон действующих масс для скорости реакции.
Молекулярность и порядок реакции. Уравнения кинетики реакций нулевого, первого и второго порядка. Период полупревращения. Методы определения порядка реакции.
Зависимость скорости реакции от температуры, температурный коэффициент скорости реакции.
Теория активных соударений и энергия активации. Уравнение Аррениуса. Определение энергии активации. Элементы теории переходного состояния.
Сложные реакции и их кинетические особенности: параллельные, последовательные, сопряжённые и обратимые.
Катализ. Общие закономерности каталитических реакций. Механизм действия катализаторов. Гомогенный катализ, его характеристика.
Особенности и схема ферментативного катализа Уравнение Михаэлиса – Ментен, константа Михаэлиса. Торможение химических реакций. Механизм действия ингибиторов.
Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение. Методы определения поверхностного натяжения. Зависимость поверхностного натяжения от температуры.
Поверхностно-активные, поверхностно-инактивные и поверхностно-неактивные вещества. Изотерма поверхностного натяжения. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Уравнение Шишковского.
Избыточная адсорбция Гиббса. Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса и его анализ. Схема графического расчёта изотермы адсорбции.
Адсорбция на границе раздела «твёрдое тело – газ» и «твёрдое тело – жидкость». Уравнение изотермы Лéнгмюра и Фрейндлиха.
Связь уравнения Гиббса и Лéнгмюра, определение физического смысла констант эмпирического уравнения Шишковского.
Основные положения теории полимолекулярной адсорбции. Уравнение полимолекулярной адсорбции как основное уравнение обобщенной теории Лéнгмюра.
Адсорбция электролитов. Избирательная адсорбция ионов. Правило Пáнета – Фáянса. Ионообменная адсорбция. Иониты и их классификация. Обменная ёмкость, константа ионного обмена. Применение ионитов.
Предмет, задачи и методы коллоидной химии, ее значение.
Классификация дисперсных систем по различным признакам. Методы получения и очистка коллоидных растворов. Пептизация.
Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем: броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. Их взаимосвязь.
Седиментация. Седиментационная устойчивость и седиментационное равновесие. Центрифуга и её применение для исследования коллоидных систем.
Оптические свойства коллоидных систем. Уравнение Рэлея. Поглощение и рассеяние света. Определение формы, размеров и массы коллоидных систем. Нефелометрия.
Флуоресценция и опалесценция.
Механизм возникновения электрического заряда на границе раздела двух фаз. Строение двойного электрического слоя. Мицелла, агрегат, ядро, гранула. Электрический потенциал.
Кинетическая и термодинамическая устойчивость коллоидных систем. Факторы устойчивости. Механизм действия расклинивающего давления.
Нарушение устойчивости коллоидных систем: изотермическая перегонка и коагуляция, факторы её вызывающие.
Основные положения теории устойчивости и коагуляции ДЛФО. Правило Шульце-Гарди, порог коагуляции.
Коагуляция индифферентными и неиндифферентными электролитами. Механизм и кинетика коагуляции. Перезарядка золя и чередование зон коагуляции. Взаимная коагуляция и коагуляция смесями электролитов. Коллоидная защита.
Аэрозоли и их получение. Молекулярно-кинетические и электрические свойства аэрозолей. Агрегативная устойчивость и факторы её определяющие.
Порошки и их свойства. Смешиваемость, гранулирование и распыляемость порошков.
Суспензии и их свойства. Получение. Устойчивость и факторы её определяющие. Пены. Пасты.
Эмульсии. Получение и свойства. Эмульгаторы и механизм их действия. Устойчивость эмульсий и её нарушение.
Мыла, детергенты, танниды, красители. Мицеллообразованние в растворах ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования, методы её определения.
Высокомолекулярные соединения и их растворы. Классификация и методы получения ВМС. Структура, форма и гибкость макромолекул. Кристаллическое и аморфное состояние ВМС.
Полимеризация и поликонденсация, примеры синтеза ВМС. Особенности свойств ВМС, их отличия от свойств низкомолекулярных соединений.
Набухание и растворение ВМС. Механизм набухания. Термодинамика набухания и растворения ВМС. Влияние различных факторов на степень набухания. Лиотропные ряды.
Вязкость безструктурных жидкостей, уравнение Ньютона, Пуазейля. Виды вязкости, уравнение Марка-Куна.
Вязкость коллоидных растворов, уравнение Эйнштейна.
Вязкость растворов ВМС. Аномальность вязкости растворов ВМС. Методы измерения вязкости растворов ВМС.
Вязкость растворов ВМС. Удельная, приведённая и характеристическая вязкости. Уравнение Штáудингера и его модификация. Определение молярной массы полимера вискозиметрическим методом.
Кинетические закономерности в пищевых системах
Эмульсии и эмульгаторы в пищевых системах
Структурообразование в пищевых системах
|
