Электрохимическая коррозия металлов и сплавов. Методы защиты от коррозии.
Электролиз и законы Фарадея. Выход по току. Практическое применение электролиза.
Практические занятия. Расчеты электропроводности с применением закона Кольрауша. Расчеты электродных потенциалов и ЭДС по формуле Нернста. Расчеты по законам Фарадея.
Лабораторные работы. Измерение удельной электропроводности растворов электролитов. Определение кажущейся степени диссоциации сильного электролита кондуктометрическим методом.
Изучение способов защиты металлов от коррозии.
Студенты должны:
знать закон Кольрауша; зависимость электропроводности растворов электролитов от различных факторов; механизм возникновения скачка потенциала на границе «электрод-раствор»; принцип построения ряда напряжений металлов, его значение; формулу Нернста; устройство химического и концентрационного элемента; порядок измерения ЭДС компенсационным методом; механизм электрохимической коррозии и методы защиты металлов от коррозии; законы Фарадея;
иметь представление о практическом применении электролиза;
уметь рассчитывать электропроводность по закону Кольрауша и таблицам подвижностей катионов и анионов; рассчитывать ЭДС элемента по формуле Нернста и ряду напряжений металлов; выполнять лабораторные эксперименты по заданию.
Раздел 2. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ.
Тема 2.1. Дисперсные системы.
Классификация дисперсных систем. Роль их в природе и технике. Получение дисперсных систем. Очистка и концентрирование. Устойчивость. Коагуляция. Строение дисперсных систем.
Грубодисперсные системы: суспензии, эмульсии, пены, аэрозоли. Факторы устойчивости, условия их образования. Практическое использование грубодисперсных систем.
Адсорбция на поверхности раздела жидкость-жидкость, жидкость-газ.
Лабораторная работа. Получение ультрамикрогетерогенных систем. Определение порога коагуляции.
Практические занятия. Построение мицелл золей. Определение заряда частиц у.м.г. систем. Расчет порога коагуляции.
Студенты должны:
знать классификацию дисперсных систем по степени дисперсности и агрегатному состоянию; методы получения и очистки у.м.г. систем; принципиальное отличие истинных растворов от коллоидных;
иметь представление о факторах устойчивости у.м.г. систем и способах их коагуляции; строении частиц у.м.г. системы.
уметь изобразить схему мицеллы коллоидного раствора; рассчитать порог коагуляции; определять природу коагулирующего иона.
Тема 2.2. Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС).
Общая характеристика растворов полимеров. Сравнение их свойств со свойствами растворов низкомолекулярных соединений и коллоидными растворами. Термодинамическая устойчивость растворов ВМС. Самопроизвольное образование растворов ВМС путем неограниченного набухания полимеров.
Ограниченное набухание полимеров, его практическое значение. Растворение полимеров. Растворы ВМС в природе и технике.
Понижение устойчивости растворов ВМС. Высаливание. Образование объемных структур в растворах ВМС, стабилизация дисперсных систем посредством ВМС, адсорбция ВМС на различных материалах.
Студент должен:
знать структуру ВМС, их отличие от низкомолекулярных соединений; механизм набухания и растворения полимера;
иметь представление о применении полимеров;
уметь определять термодинамическую устойчивость ВМС, выделять условия стабилизации дисперсных систем.
Программа лабораторного практикума
- Определение поверхностного натяжения жидкости.
- Определение теплоты растворения соли.
- Изучение зависимости скорости реакции от концентрации исходных веществ и температуры.
- Изучение влияния различных факторов на положение химического равновесия.
- Определение кажущейся степени диссоциации бинарного электролита криоскопическим методом.
- Изучение способов защиты металлов от коррозии
План практических (семинарских) занятий.
- Решение задач с применение газовых законов и с целью определения параметров газовой смеси.
- Твердое состояние вещества, особенности. Классификация кристаллических решеток. Плазма, ее использование в химической технологии
- Вычисление тепловых эффектов реакций по стандартным теплотам образования и сгорания компонентов.
- Расчеты кинетических параметров реакций и энергии активации.
- Решение задач с применением диаграмм состояния. Построение диаграммы плавкости 2-х компонентной системы.
- Построение мицелл золей. Определение заряда частиц у.м.г. систем. Расчет порога коагуляции.
Самостоятельная работа студентов.
- Общенаучное и прикладное значение физической и коллоидной химии. Использование ее законов в целях охраны и восстановления окружающей среды.
- Использование физико-химических закономерностей для нахождения оптимальных условий ведения химических процессов и сознательного управления ими в производственных условиях.
- Предмет термодинамики, его сущность и значение для изучения химических процессов.
- Цепные реакции, их особенности, стадии. Работы Н.Н. Семенова.
- Значение каталитических процессов в химической технологии.
- Гидратная теория растворов Д.И.Менделеева.
- Явление осмоса. Обратный осмос, его практическое значение.
- Электрическое сопротивление и проводимость различных сред. Теория сильных и слабых электролитов. Взаимные превращения электрической и химической энергии.
- Электрохимическая коррозия металлов и сплавов. Методы защиты от коррозии.
- Роль дисперсных систем в природе и технике.
- Общая характеристика растворов полимеров. Сравнение их свойств со свойствами растворов низкомолекулярных соединений и коллоидными растворами.
- Растворы ВМС в природе и технике.
ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Данная контрольная работа заключается в выполнении заданий по основным вопросам дисциплины. Студентам предлагается 5 вариантов заданий.
Выбор варианта осуществляется по второй цифре номера зачетной книжки:
1 вариант – 1, 6;
2 вариант – 2, 7;
3 вариант – 3, 8;
4 вариант – 4, 9;
5 вариант – 5, 0.
Структура контрольной работы включает 7 практических и 2 теоретических задания по разным темам курса физической и коллоидной химии. Для выполнения практических заданий рекомендуется воспользоваться «Сборником задач и упражнений по физической и коллоидной химии» Гамеевой О.С. – стр. 4, 8, 15, 42, 59 - 65, 77, 122
По результатам проверки контрольная работа может быть зачтена или не зачтена. В последнем случае работа должна быть доработана студентом с учетом всех замечаний преподавателя и представлена на повторную проверку.
Итоговой формой контроля по дисциплине является экзамен.
I вариант
1. При 17оС давление газа в баллоне составляло 1,255 * 107 Па. На сколько понизилась температура газа, если установившееся давление стало на 35% ниже первоначального?
2. Определить массу паров свинца в камере объёмом 12 м3 при 1640С. Давление паров свинца при этой температуре 8941 Па.
3. Вычислить давление 1 кмоль водорода, занимающего при 0оС объём 448 л. Использовать для расчётов уравнения состояния идеального и реального газов. Сравнить полученные результаты в том и другом случае с опытной величиной давления 5,228 * 106 Па. Константы уравнения Ван-дер-Ваальса:
а = 0,0284 Дж*м3/кмоль, b = 0,0219 м3/кмоль
4. Вычислить стандартную теплоту реакции дегидрирования этана
2С2Н6 = 2СН4 + С2Н2 + Н2
проводимой в газовой фазе. Теплоты сгорания этана, метана, ацетилена и водорода (кДж/моль) соответственно равны 1560; 890,2; 1299,0; 285,9.
5. Вычислить изобарно-изотермический потенциал ∆G0 реакций и дать заключение о возможности их протекания при стандартных условиях:
3С2Н2 = С6Н6 + ∆G10
CO2 + 2NH3 = NH2-CO-NH2 + H2O + ∆G20
CH3-CH2-CH2OH = CH3-CH=CH2 + H2O + ∆G30
Значения ∆G0 реагирующих веществ взять из таблицы:
| Вещество | кДж/моль | Вещество | кДж/моль |
| С2Н2 | +209,7 | NH3 | - 16,55 |
| С6Н6 | +123,48 | NH2-CO-NH2 | - 198,0 |
| СО2 | - 394,89 | C3H7OH | - 171,4 |
| Н2О | - 237, 5 | C3H6 | + 61,70 |
6. Вычислить молярность раствора поваренной соли, если массовая доля NaCl 0,005 (0,5%). Плотность раствора 1 г/см3.