УТВЕРЖДАЮ Директор ИПР ___________А. К. Мазуров «___»_____________2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП _____241000 ___Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии___________
ПРОФИЛИ ПОДГОТОВКИ: Основные процессы химических производств и химическая кибернетика Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов Машины и аппараты химических производств
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) _______бакалавр_________ БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА ____2011____ г. КУРС__2____ СЕМЕСТР ____4____ КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ __4___ ПРЕРЕКВИЗИТЫ ______ Б.Б.2.3.3_______________ КОРЕКВИЗИТЫ ____ Б.2.Б.3.2__________________
^ Лекции__________________ 18_ час. Лабораторные занятия_____ 36_ час. АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ ___54_ час. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ____36_ час. ИТОГО _90_ час. ФОРМА ОБУЧЕНИЯ _______очная_______
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ______ экзамен (4)______ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ ____кафедра ФАХ________
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ _______________ А. А. Бакибаев РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ Н.В.Ушева ПРЕПОДАВАТЕЛЬ _______________ Е. В. Михеева
2011 г.
^ Цели дисциплины и их соответствие целям ООП Код цели | Цели освоения дисциплины «Коллоидная химия» | Цели ООП | Ц1 | Формирование способности понимать физико-химическую суть процессов в дисперсных системах и использовать основные законы коллоидной химии в комплексной инженерной деятельности | Подготовка выпускников к производственно-технологической деятельности в области химических технологий, конкурентоспособных на мировом рынке химических технологий. | Ц2 | Формирование способности выполнять расчеты физико-химических параметров поверхностных явлений на основе методов коллоидной химии
| Подготовка выпускников к проектно-конструкторской деятельности в области химических технологий, конкурентоспособных на мировом рынке химических технологий. | Ц3 | Формирование творческого мышления, объединение фундаментальных знаний основных законов коллоидной химии и методов проведения физико-химических исследований, с последующей обработкой и анализом результатов исследований | Подготовка выпускников к научным исследованиям для решения задач, связанных с разработкой инновационных методов создания химико-технологических процессов, веществ и материалов | Ц5 | Формирование навыков самостоятельной постановки и проведения теоретических и экспериментальных физико-химических исследований | Подготовка выпускников к самообучению и непрерывному профессиональному самосовершенствованию |
^
Согласно ФГОС и ООП «Химическая технология» дисциплина «Коллоидная химия» является базовой дисциплиной и относится к естественнонаучному циклу.
Код дисциплины ООП | Наименование дисциплины | Кредиты | Форма контроля | Модуль Б.2.3 (химический) | Базовая часть | Б.Б.2.3.4 | Коллоидная химия | 5 | экзамен |
До освоения дисциплины «Коллоидная химия» должны быть изучены следующие дисциплины (пререквизиты):
Код дисциплины ООП | Наименование дисциплины | Кредиты | Форма контроля | пререквизиты | Модуль Б.2.Б.3 (химический) | Б.Б.2.3.3 | Физическая химия | 15 | экзамен |
При изучении указанной дисциплины (пререквизитов) формируются «входные» знания, умения, опыт и компетенции, необходимые для успешного освоения дисциплины «Коллоидная химия». В результате освоения дисциплин (пререквизитов) студент должен: Знать: начала термодинамики и основные уравнения химической термодинамики; методы термодинамического описания химических и фазовых равновесий в многокомпонентных системах; термодинамику растворов электролитов и электрохимических систем; уравнения формальной кинетики и кинетики сложных, цепных, гетерогенных и фотохимических реакций; основные теории гомогенного, гетерогенного и ферментативного катализа. Уметь: выполнять основные химические операции, определять термодинамические характеристики химических реакций и равновесные концентрации веществ, использовать основные химические законы, термодинамические справочные данные и количественные соотношения физической химии; прогнозировать влияние различных факторов на равновесие в химических реакциях; определять направленность процесса в заданных начальных условиях; устанавливать границы областей устойчивости фаз в однокомпонентных и бинарных системах, определять составы сосуществующих фаз в бинарных гетерогенных системах; составлять кинетические уравнения в дифференциальной и интегральной формах для кинетически простых реакций и прогнозировать влияние температуры на скорость процесса. Владеть: методами проведения физико-химических измерений, методами корректной оценки погрешностей при проведении эксперимента; теоретическими методами описания свойств простых и сложных веществ на основе электронного строения их атомов и положения в периодической системе химических элементов, экспериментальными методами определения физико-химических свойств химических соединений. навыками вычисления тепловых эффектов химических реакций при заданной температуре в условиях постоянства давления или объема; констант равновесия химических реакций при заданной температуре; давления насыщенного пара над индивидуальным веществом, состава сосуществующих фаз в двухкомпонентных системах; методами определения констант скорости реакций различных порядков по результатам кинетического эксперимента;
В результате освоения дисциплин (пререквизитов) обучаемый должен обладать следующими общепрофессиональными компетенциями: использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы; использовать знания о строении вещества, природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире.
Кроме того, для успешного освоения дисциплины «Коллоидная химия» параллельно должны изучаться дисциплины (кореквизиты):
Код дисциплины ООП | Наименование дисциплины | Кредиты | Форма контроля | кореквизиты | Модуль Б.2.Б.3 (химический) | Б.2.Б.3.2 | Аналитическая химия и физико-химические методы анализа | 8 | зачет |
^ Результаты освоения дисциплины получены путем декомпозиции результатов обучения (Р1, Р5), сформулированных в основной образовательной программе 240100 «Химическая технология», для достижения которых необходимо, в том числе, изучение дисциплины «Коллоидная химия».
^ Код результата
| Результат обучения (выпускник должен быть готов) | ^ |
Р1
| Применять естественнонаучные знания в профессиональной деятельности |
Р5
| Проводить теоретические и экспериментальные исследования в области современных химических технологий |
^ № п/п | Результат | 1 | Применять знания законов, теорий, уравнений, методов коллоидной химии при изучении и разработке химико-технологических процессов | 2 | Самостоятельно выполнять расчеты свойств дисперсных систем и параметров поверхностных явлений | 3 | Применять экспериментальные методы определения физико-химических свойств дисперсных систем и параметров поверхностных явлений | 4 | Выполнять обработку и анализ данных, полученных при теоретических и экспериментальных исследованиях |
В результате освоения дисциплины студент должен: Знать: об основополагающих представлениях и закономерностях коллоидной химии как науки о поверхностных явлениях и дисперсных системах; основные понятия и соотношения термодинамики поверхностных явлений, поверхностном натяжении и поверхностной энергии, адсорбции, адгезии, когезии, смачивании, растекании, капиллярной конденсации; о механизмах процессов формирования поверхностного слоя; об электрокинетических явлениях на поверхности; о структурно-механических свойствах и реологических методах исследования дисперсных систем; об особенностях оптических свойств дисперсных систем, рассеянии, поглощении света, окраски золей; об устойчивости и коагуляции в дисперсных системах; о сырьевом и природном потенциале Западно-Сибирского региона; о выдающихся ученых ТПУ, внесших весомый вклад в развитие коллоидной химии в создание современных технологий. Уметь: проводить расчеты с использованием основных соотношений термодинамики поверхностных явлений и расчеты основных характеристик дисперсных систем; рассчитывать энергетические параметры адсорбции; прогнозировать влияние различных факторов на поверхностное натяжение и поверхностную энергию; получать и очищать коллоидные растворы; определять знак заряда коллоидных частиц; прогнозировать влияние дисперсности на реакционную способность, константу равновесия и температуру фазового перехода; обобщать и обрабатывать экспериментальную информацию в виде лабораторных отчетов. Владеть: методами измерения поверхностного натяжения, краевого угла, величины адсорбции и удельной поверхности, вязкости, критической концентрации мицеллообразования, электрокинетического потенциала методами проведения дисперсионного анализа, синтеза дисперсных систем и оценки их агрегативной устойчивости; методами безопасной работы с физико-химическими приборами и оборудованием; методами выполнения необходимых физико-химических расчетов в коллоидной химии, экспериментов с применением соответствующих методик, средств измерений и лабораторного оборудования.
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции: 1. Универсальные (общекультурные): готовность к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, способность приобретать новые знания в области естественных наук; понимать роль охраны окружающей среды и рационального природопользования для развития и сохранения цивилизации. 2. Профессиональные: общепрофессиональные: способность и готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности; способность применять методы теоретического и экспериментального исследования; производственно-технологическая деятельность: способность и готовность осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции; научно-исследовательская деятельность: способность планировать и проводить физические и химические эксперименты, проводить обработку их результатов и оценивать погрешности, математически моделировать физические и химические процессы и явления, выдвигать гипотезы и устанавливать границы их применения. Структура и содержание дисциплины Аннотированное содержание разделов дисциплины. 1. Дисперсные системы. Понятие о дисперсных и коллоидных системах. Классификации дисперсных систем. Методы получения дисперсных систем: диспергационные и конденсационные, метод пептизации. Методы очистки дисперсных систем. ^ Физический и термодинамический смысл поверхностного натяжения. Влияние различных факторов на величину поверхностного натяжения. Межмолекулярные и межфазные взаимодействия. Когезия. Адгезия. Смачивание. Закон Юнга. Особенности искривленной поверхности раздела фаз. Капиллярное давление, течение жидкости в капиллярах. Влияние кривизны поверхности на давление насыщенного пара. Капиллярная конденсация. Изотермическая перегонка. Влияние дисперсности (кривизны поверхности) на различные физико–химические процессы. Методы определения поверхностного натяжения. 3. Адсорбция. Основные понятия и определения. Количественные способы выражения адсорбции. Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра. Расчет констант в уравнении Лэнгмюра. Уравнение адсорбции Фрейндлиха. Теория полимолекулярной адсорбции Поляни. Адсорбционный потенциал. Особенности характеристической кривой. Теория БЭТ. Применение уравнения теории БЭТ к описанию изотерм адсорбции различного вида. Адсорбция на пористых адсорбентах. Капиллярная конденсация на пористых сорбентах. Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса. Свойства ПАВ и ПИВ. Уравнение Шишковского. Строение адсорбционного слоя на границе раствор – газ. Расчет молекулярных констант исследуемого ПАВ. Поверхностная активность. Мицеллообразующие ПАВ. Особенности адсорбции из растворов. Молекулярная адсорбция. Ионная адсорбция. Ионообменная адсорбция. ^ Электрокинетические явления: Современные представления о строении ДЭС. Строение коллоидных мицелл. Влияние индифферентных и неиндифферентных электролитов на величины электрического, электрокинетического и потенциала диффузного слоя. Явление перезарядки коллоидных частиц. Изоэлектрическое состояние. Измерение электрокинетического потенциала из явлений электрофореза и электроосмоса. Уравнения Гельмгольца – Смолуховского. ^ Виды устойчивости. Факторы агрегативной устойчивости. Кинетика коагуляции. Правила электролитной коагуляции. Теория устойчивости лиофобных дисперсных систем ДЛФО. Расклинивающее давление. Изменение энергии взаимодействия двух коллоидных частиц в зависимости от расстояния между их поверхностями. Потенциальные кривые и энергетический барьер. Современные представления о факторах стабилизации коллоидных систем. Защита коллоидных систем. Примеры коагуляции. ^ Структурообразование. Коагуляционные структуры. Конденсационно-кристаллизационные структуры. Рассеяние света. Абсорбция света. Окраска золей. Оптические методы исследования коллоидных систем. Причины молекулярно-кинетических свойств. Броуновское движение. Диффузия. Осмос в дисперсных системах и его особенности. Седиментационное равновесие.
Структура дисциплины «Коллоидная химия» по разделам и видам учебной деятельности с указанием временного ресурса в часах представлена в табл.1.
Таблица 1 ^ Название раздела | Аудиторная работа (час) | СРС (час) | Итого (час) | Лекции | Лабор. занятия | 1. Дисперсные системы | 4 | 6 | 10 | 20 | 2. Термодинамика поверхностных явлений | 6 | 4 | 12 | 22 | 3. Адсорбция | 10 | 12 | 18 | 40 | 4. Электрические свойства дисперсных систем | 8 | 4 | 14 | 26 | 5. Устойчивость и коагуляция | 6 | 4 | 6 | 16 | 6. Структурно–механические, оптические и молекулярно–кинетичес-кие свойства. | 2 | 6 | 12 | 20 | Итого | 36 | 36 | 72 | 144 |
^ Для достижения планируемых результатов обучения, в дисциплине «Коллоидная химия» используются различные образовательные технологии: ^ направленные на овладение большим запасом знаний, запоминание и свободное оперирование ими. Используется лекционно-семинарский метод, самостоятельное изучение литературы, применение новых информационных технологий для самостоятельного пополнения знаний, включая использование технических и электронных средств информации. ^ , направленные на формирование системы профессиональных практических умений при проведении экспериментальных исследований, обеспечивающих возможность качественно выполнять профессиональную деятельность. Используется анализ, сравнение методов проведения физико-химических исследований, выбор метода, в зависимости от объекта исследования в конкретной производственной ситуации и его практическая реализация. ^ , направленные на формирование и развитие проблемного мышления, мыслительной активности, способности проблемно мыслить, видеть и формулировать проблемы, выбирать способы и средства для их решения. Используются виды проблемного обучения: освещение основных проблем физической химии на лекциях, учебные дискуссии, коллективная мыслительная деятельность в группах при выполнении поисковых лабораторных работ, решение задач повышенной сложности. При этом используются первые три уровня (из четырех) сложности и самостоятельности: проблемное изложение учебного материала преподавателем; создание преподавателем проблемных ситуаций, а обучаемые вместе с ним включаются в их разрешение; преподаватель лишь создает проблемную ситуацию, а разрешают её обучаемые в ходе самостоятельной деятельности. ^ , обеспечивающие в ходе учебного процесса учет различных способностей обучаемых, создание необходимых условий для развития их индивидуальных способностей, развитие активности личности в учебном процессе. Личностно-ориентированные технологии обучения реализуются в результате индивидуального общения преподавателя и студента при сдаче коллоквиумов, при выполнении домашних индивидуальных заданий, подготовке индивидуальных отчетов по лабораторным работам, решении олимпиадных задач, на еженедельных консультациях.
Для целенаправленного и эффективного формирования запланированных компетенций у обучающихся, выбраны следующие сочетания форм организации учебного процесса и методов активизации образовательной деятельности, представленные в табл. 2. Таблица 2 ^ Методы | ФОО | Лекции | Лаб. раб. | Сем. колл. | СРС | IT-методы | + | + |
|
| Работа в команде |
| + |
|
| Case-study |
|
|
|
| Игра |
|
|
|
| Методы проблемного обучения |
|
|
| + | Обучение на основе опыта |
| + |
|
| Опережающая самостоятельная работа |
| + | + |
| Проектный метод |
|
|
|
| Поисковый метод | + |
|
| + | Исследовательский метод |
| + |
|
|
^ 6.1 Текущая самостоятельная работа (СРС) Текущая самостоятельная работа по дисциплине «Коллоидная химия», направленная на углубление и закрепление знаний студента, на развитие практических умений, включает в себя следующие виды работ: работа с лекционным материалом; изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку; выполнение домашних индивидуальных заданий; подготовка к коллоквиумам и лабораторным работам; подготовка к самостоятельным и контрольным работам; подготовка к экзамену.
^
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа по дисциплине «Коллоидная химия», направленная на развитие интеллектуальных умений, общекультурных и профессиональных компетенций, развитие творческого мышления у студентов, включает в себя следующие виды работ по основным проблемам курса: поиск, анализ, структурирование информации; выполнение расчетных работ, обработка и анализ данных; решение задач повышенной сложности, в том числе комплексных и олимпиадных задач; анализ научных публикаций по определенной преподавателем теме.
^
1. Перечень научных проблем и направлений научных исследований № п/п | Тема | 1 | Изучение (расчет, экспериментальное исследование) физико-химических закономерностей в дисперсных системах. |
^ № п/п | Тема | 1 | Расчет дисперсности и удельной поверхности. | 2 | Расчет работ адгезии и когезии, коэффициента растекания. | 3 | Расчет поверхностного натяжения. | 4 | Построение изотермы адсорбции Лэнгмюра. | 5 | Расчет удельной поверхности адсорбента по теории БЭТ. | 6 | Расчет гиббсовской адсорбции с использованием изотермы поверхностного натяжения. Определение молекулярных характеристик ПАВ. | 7 | Расчет констант в уравнении Шишковского и поверхностной активности. | 8 | Расчет электрокинетического потенциала. | 9 | Составление формул мицелл коллоидных золей. | 10 | Выбор иона-коагулятора. | 11 | Расчет порогов коагуляции. | 12 | Расчет константы скорости процесса коагуляции. | 13 | Расчет оптических свойств дисперсных систем. | 14 | Расчет молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем.. |
^ № п/п | Тема | 1 | Методы определения поверхностного натяжения. | 2 | Влияние дисперсности на физико-химические процессы. | 3 | Оптические методы определения дисперсности. | 4 | Седиментационный анализ дисперсности. |
^ № п/п | Тема | 1 | Дисперсность. Методы получения и очистки дисперсных систем. | 2 | Термодинамика поверхностных явлений. | 3 | Адсорбция на границе твердое тело-газ. | 4 | Адсорбция на границе жидкость-газ. Адсорбция из растворов. | 5 | Электрические свойства дисперсных систем. | 6 | Устойчивость и коагуляция дисперсных систем. |
^ Оценка результатов самостоятельной работы организуется как единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя. Самоконтроль зависит от определенных качеств личности, ответственности за результаты своего обучения, заинтересованности в положительной оценке своего труда, материальных и моральных стимулов, от того насколько обучаемый мотивирован в достижении наилучших результатов. Задача преподавателя состоит в том, чтобы создать условия для выполнения самостоятельной работы (учебно-методическое обеспечение), правильно использовать различные стимулы для реализации этой работы (рейтинговая система), повышать её значимость, и грамотно осуществлять контроль самостоятельной деятельности студента (фонд оценочных средств).
^
Для организации самостоятельной работы студентов (выполнения индивидуальных домашних заданий; самостоятельной проработки теоретического материала, подготовки по лекционному материалу; подготовки к лабораторным занятиям, коллоквиумам, контрольным работам) преподавателями кафедры разработаны следующие учебно-методические пособия и указания: Учебники Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1988. - 464 с. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. М.: Химия, 1995 – 336 с. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1976. – 512 с. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. СПб.: Химия, 1995. - 400 с. Щукин Е.Д. Коллоидная химия. М.: Высш.шк., 2004. – 445 с. Сборник задач Михеева Е.В., Пикула Н.П., Карбаинова С.Н. Поверхностные явления и дисперсные системы. Коллоидная химия. Сборник примеров и задач. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 126 с. В сборнике задач в каждом параграфе предусмотрено по 25 вариантов индивидуальных задач. Таким образом, каждый студент имеет свой вариант домашнего задания по каждому изучаемому разделу, случайное совпадение задач в котором с другими вариантами не выходит за рамки 5-6%. ^ Михеева Е.В., Пикула Н.П. Комплект из 7 методических указаний для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы химия». – Изд-во ТПУ, 2008 – 2009. Е.В.Михеева, Н.П.Пикула.Получение, очистка и исследование процесса коагуляции коллоидного раствора. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы» и «Коллоидная химия» для студентов ХТФ, ФТФ, ЭЛТИ, ИГНД и ИДО. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. – 24 с. Е.В. Михеева, В.Е.Катюхин. Изучение адсорбции уксусной кислоты на активированном угле: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Поверхностные явления и дисперсные системы» и «Коллоидная химия», для студентов ХТФ, ФТФ, ЭЛТИ, ИГНД. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 20 с. Е.В. Михеева, Л.С.Анисимова. Определение поверхностного натяжения. Расчет молекулярных характеристик исследуемого ПАВ. Исследование мицеллообразования в растворах коллоидных ПАВ: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Поверхностные явления и дисперсные системы» и «Коллоидная химия», для студентов ХТФ, ФТФ, ЭЛТИ, ИГНД. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 24 с. Е.В. Михеева, Н.П.Пикула. Определение электрокинетического потенциала методом электрофореза: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Поверхностные явления и дисперсные системы» и «Коллоидная химия», для студентов ХТФ, ФТФ, ЭЛТИ, ИГНД. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 16 с.
Программное обеспечение и Internet-ресурсы Михеева Е.В. Коллоидная химия. Электронная версия курса лекций. Михеева Е.В. Коллоидная химия. Презентации лекций.
^
Средства (фонд оценочных средств) оценки текущей успеваемости и промежуточной аттестации студентов по итогам освоения дисциплины «Коллоидная химия» представляют собой комплект контролирующих материалов следующих видов: Входной контроль (1 экз.). Представляет собой перечень из 10 основных вопросов, ответы на которые студент должен знать в результате изучения предыдущих дисциплин (общей и неорганической химии, органической химии, физической химии). Поставленные вопросы требуют точных и коротких ответов. Входной контроль проводится в письменном виде на первой лекции в течение 10 минут. Проверяются входные знания к текущему семестру. Экспрессные опросы (2 комплекта). Представляют собой набор коротких вопросов по определенной теме, требующих быстрого и короткого ответа. Проверяются знания текущего материала: основные законы в математической форме, формулы мицелл. Вопросы к коллоквиумам (к 6 темам). Представляют собой перечень вопросов. Проверяется знание теоретического лекционного материала, тем, вынесенных на самостоятельную проработку, знание и понимание методик проведения экспериментальных исследований, в том числе и лабораторного оборудования, алгоритмов определения физико-химических величин, выводы и преобразования уравнений, описывающих основные физико-химические процессы. Контрольные работы (2 комплекта по 25 вариантов). Состоят из практических вопросов по основным разделам курса. Проверяется степень усвоения теоретических и практических знаний, приобретенных умений на репродуктивном и продуктивном уровне. Экзаменационные билеты (2 комплекта по 25 вариантов). Состоят из теоретических (3 вопроса) и практических вопросов (1 вопрос) по всем разделам, изучаемым в данном семестре. Контрольные задания для проверки остаточных знаний по дисциплине «Коллоидная химия» (25 вариантов по 5 заданий в каждом). Задания включают в себя все основные разделы курса «Коллоидная химия», рассчитаны на письменное выполнение в течение 90 минут. Предназначены для проверки знаний, умений и навыков при решении конкретных задач. Контроль остаточных знаний рекомендуется проводить на четвертом году обучения. Разработанные контролирующие материалы позволяют оценить степень усвоения теоретических и практических знаний, приобретенные умения и владение опытом на репродуктивном уровне, когнитивные умения на продуктивном уровне, и способствуют формированию профессиональных и общекультурных компетенций студентов. Примеры контролирующих материалов приведены в приложении к рабочей программе.
^ В соответствии с рейтинговой системой, текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем). Промежуточная аттестация (экзамен) проводится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена и зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам. Для сдачи каждого задания устанавливается определенное время сдачи (в течение недели, месяца и т.п.). Задания, сданные позже этого срока, оцениваются два раза ниже, чем это установлено в рейтинг-плане дисциплины.
Таблица 3 ^ Дисциплина | Коллоидная химия | ^ | 18 | Институт | Институт природных ресурсов | Количество кредитов | 5 | Кафедра | Физической и аналитической химии | Лекции, час | 36 | Семестр | пятый | Практические занятия, час | - | Группы | № 4Д01, 4Д02, 4Д03, 4Д04, 2К01, 4Г00 | ^ | 36 | Преподаватель | Михеева Елена Валентиновна, доцент | ^ | 72 |
|
| Самостоятельная работа, час | 72 |
|
| ^ | 144 |
Недели | Текущий контроль | Теоретический материал | Практическая деятельность | Итого | Название раздела | Темы лекций | Баллы | Название лабораторных работ | Баллы | Темы практических занятий (решаемые задачи) | Баллы | Индивидуальные задания (рубежные контрольные работы, рефераты и т.п.) | Баллы | Проблемно-ориентированные задания (НИРС в рамках дисциплины и др.) | Баллы | 1 | Дисперсные системы. | Специфические особенности ДС. Классификации ДС. | 0,5 | Инструктаж по ТБ в химической лаборатории | | Расчет дисперсности и удельной поверхности. | 0,5 |
|
|
|
|
| 2 | Методы получения ДС | 0,5 | Получение, очистка и исследование процесса коагуляции коллоидного раствора. | 2 |
|
|
|
|
|
|
| 3 | Термодинамика поверхностных явлений. | Термодинамика поверхностных явлений. Поверхностное натяжение. Когезия. Адгезия. Смачивание. | 0,5 | Коллоквиум №1 | 4 | Расчет работ адгезии и когезии, коэффициента растекания. | 0,5 | Реферат «Оптические свойства дисперсных систем» | 3 |
|
|
| 4 | Влияние дисперсности на различные физико-химические процессы. | 0,5 | Седиментационный анализ | 2 | Расчет поверхностного натяжения. | 0,5 |
|
|
|
|
| ^ | 15 | 5 | Адсорбция | Адсорбция на границе твердое тело-газ. Теории Лэнгмюра. Уравнение Фрейндлиха. | 0,5 | Коллоквиум №2 | 4 | Построение изотермы адсорбции Лэнгмюра.
| 1 |
|
|
|
|
| 6 | Теория Поляни. Адсорбционный потенциал. | 0,5 | Адсорбция уксусной кислоты на активированном угле. | 3 |
|
|
|
|
|
|
| 7 | Теория БЭТ. Адсорбция на пористых сорбентах. | 0,5 | Коллоквиум №3 | 4 | Расчет удельной поверхности адсорбента по теории БЭТ. | 1 |
|
|
|
|
| 8 | Адсорбция на границе жидкость-газ. Уравнение адсорбции Гиббса. | 0,5 | Определение поверхностного натяжения в растворах ПАВ | 2 | Расчет гиббсовской адсорбции с использованием изотермы поверхностного натяжения. Определение молекулярных характеристик ПАВ.
| 2 |
|
|
|
|
| ^ | 19 | 9 |
| Свойства ПАВ и ПИВ. Поверхностная активность. | 0,5 | Расчет молекулярных характеристик исследуемого ПАВ. | 2 | Расчет констант в уравнении Шишковского и поверхностной активности.
| 0,5 |
|
|
|
|
| 10 | Мицеллообразующие ПАВ. Адсорбция на границе твердое тело-раствор. | 0,5 | Определение критической концентрации мицеллообразования. | 2 |
|
| Контрольная работа №1 | 5 |
|
|
| 11 | Электрические свойства дисперсных систем | Электрические свойства дисперсных систем. Электрокинетические явления. | 0,5 | Коллоквиум №4. | 4 | Расчет электрокинетического потенциала.
| 0,5 |
|
|
|
|
| 12 | Теории строения ДЭС Гельмгольца и Гуи-Чепмена. | 0,5 | Определение электрокинетического потенциала методом электрофореза | 1 | Составление формул мицелл коллоидных золей. | 0,5 |
|
|
|
|
| ^ | 18,5 | 13 |
| Современные представления о строении ДЭС | 0,5 | Определение порога коагуляции золя | 1 | Выбор иона-коагулятора.
| 0,5 | Реферат «Молекулярно-кинети-ческие свойства ДС» | 2 |
|
|
| 14 | Влияние различных факторов на строение ДЭС | 0,5 | Коллоквиум №5 | 4 | Расчет порогов коагуляции.
| 0,5 |
|
|
|
|
| 15 | Устойчивость и коагуляция дисперсных систем | Устойчивость и коагуляция лиофобных ДС. Кинетика коагуляции Смолуховского. | 0,5 | Кинетика коагуляции дисперсных систем | 2 | Расчет константы скорости процесса коагуляции.
| 0,5 |
|
|
|
|
| 16 | Правила электролитной коагуляции. Теория устойчивости ДЛФО. | 0,5 | Явление неправильных рядов | 2 | Расчет оптических свойств дисперсных систем.
| 0,5 |
|
|
|
|
| 17 | Концентрационная и нейтрализационная коагуляция. Структурно - механические свойства ДС | 0,5 | Исследование вязкости дисперсных систем | 2 | Расчет молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем.
| 0,5 |
|
| Решение задач повышенной сложности | 5 |
| 18 | Оптические и молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. | 0,5 | Коллоквиум №6 | 4 |
|
| Контрольная работа №2 | 5 |
|
|
| ^ | 27,5 | Итоговая текущая аттестация | 80 | Экзамен | 20 | ^ | 100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| «_1»__09__2010 г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Зав. кафедрой ____________________________ А. А. Бакибаев |
|
|
|
|
|
|
|
| Преподаватель __________________________ Е. В. Михеева |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^
Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1988. - 464 с. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. М.: Химия, 1995 – 336 с. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1976. – 512 с. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. СПб.: Химия, 1995. - 400 с. Михеева Е.В., Пикула Н.П., Карбаинова С.Н. Поверхностные явления и дисперсные системы. Коллоидная химия. Сборник примеров и задач. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 126 с. дополнительная литература: Щукин Е.Д. Коллоидная химия. М.: Высш.шк., 2004. – 445 с. Карбаинова С.Н., Пикула Н.П, Анисимова Л.С., Катюхин В.Е., Романенко С.В. Поверхностные явления и дисперсные системы. – Томск: Изд ТПУ, 2000. – 128 с. Шелудко А. Коллоидная химия. Пер. с болг. – М.: Мир, 1984. – 320 с. Малышева Ж.Н. Теоретическое и практическое руководство по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы»: учеб.пособие. - Волгоград: Изд-во: РПК «Политехник», 2007. – 344 с. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. – Под ред Ю.Г.Фролова и А.С.Гродского. – М.:»Химия», 1986. – 216 с. Практикум по коллоидной химии: учеб.пособие. Под ред. И.С.Лаврова. – М.:Высш.шк., 1983. – 216 с. Расчеты и задачи в коллоидной химии. Под ред. В.И.Барановой. – М.: Высш.шк., 1989. – 288 с. программное обеспечение и Internet-ресурсы: Михеева Е.В. Коллоидная химия. Электронная версия курса лекций. Михеева Е.В. Коллоидная химия. Презентации лекций.
^
№ п/п | Наименование (компьютерные классы, учебные лаборатории, оборудование) | Аудитория, количество установок | 1 | Учебная лаборатория | 2 корпус, 224 ауд. | 2 | Установка для определения поверхностного натяжения методом наибольшего давления пузырька газа (стеклянные сосуды, химические стаканы) | 2 корпус, 224 ауд, 3 шт. | 3 | Установка для определения адсорбции (встряхиватель, бюретки, конические колбы, пипетки, тигли, мерные цилиндры, воронки, фильтровальная бумага) | 2 корпус, 224 ауд, 3 шт. | 4 | Установка для исследования процесса коагуляции (электроплитка, конические колбы, колбы для титрования, мерные цилиндры, фильтровальная бумага, диализаторы, бюретки) | 2 корпус, 224 ауд, 4 шт. | 5 | Установка для определения электрокинетического потенциала (источник постоянного тока, графитовые электроды, U-образная трубка) | 2 корпус, 234 ауд, 4 шт. | 6 | Установка для определения критической концентрации мицеллообразования (установка для определения поверхностного натяжения методом наибольшего давления газового пузырька, стеклянные сосуды, химические стаканы) | 2 корпус, 224 ауд, 3 шт. | 7 | Установка для определения вязкости (вязкозиметр, конические колбы, стаканы) | 2 корпус, 224 ауд, 1 шт. | 8 | Установка для седиментационного анализа (торсионные весы, мерные цилиндры) | 2 корпус, 224 ауд, 1 шт. |
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки____240100 Химическая технология_________________________________
Программа одобрена на заседании (протокол №____от «____»_________2010 г.) Автор Михеева Е. В._________________ Рецензент____________________________
|