3641

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ДЕРЕВООБРАБОТКЕ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 35.04.02 - Технологии лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств

Воронеж 2017

2

УДК 544.344.016

Бельчинская Л.И. Физико-химические методы исследования материалов в деревообработке [Текст]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 35.04.02 - Технологии лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / Л.И. Бельчинская М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2017. – 37 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент канд. хим. наук, доц. кафедры неорганической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Ю.С. Перегудов

3

3.Объем дисциплины и виды учебной работы…………………………….. 6

4.Содержание дисциплины …………………………………………………. 6

5.Лабораторный практикум, практические занятия, семинары и другие виды аудиторных занятий……………………………………………….... 10

6.Перечень вопросов для текущего контроля №1, 2, тестовые зада11

ния…....................................................................................................................

7.Методические рекомендации по организации изучения дисциплины…. 25

8.Перечень вопросов для итогового контроля……………………………… 27

9.Перечень примерных тем докладов …………………………………….... 31 Библиографический список ……………………………………………...... 33 Приложение 1. Технологическая карта модульно-рейтинговой

системы оценки успеваемости студентов ………………………………....... 34 Приложение 2. Пример оформления титульного листа реферата …….. 35

4

1. Цели и задачи дисциплины

1.1 Целью изучения дисциплины является ознакомление магистрантов с современными методами физико-химического анализа и их применением в процессе исследования химических объектов деревоперерабатывающих производств

1.2.Задачи изучения дисциплины:

-теорию инструментальных методов анализа, базисом которой является взаимодействие вещества с потоком энергии, отличную от теории методов химического анализа

-изучение теоретических основ методов физико - химического анализа: потенциометрии, фотометрии, хроматографии;

-освоение практических приѐмов экспериментальной работы с использованием методов физико - химического анализа;

- приобретение практических навыков расчета основных физико-химических величин, используемых при анализе химических объектов деревообрабатывающих производств.

1.3. Дисциплина «Физико-химические методы исследования материалов в деревообработке» относится к вариативной части обязательной дисциплины профессиональной образовательной программы, индекс по учебному плану Б.1.В.ОД.8. В соответствии с учебным планом дисциплина осваивается на втором курсе в течение третьего семестра.

2. Требование к результатам освоения дисциплины

2.1. Для эффективного освоения дисциплины «Физико-химические методы исследования материалов в деревообработке» у обучающегося должны быть сформированы следующие предварительные компетенции или их части:

а) сформированность умения количественно оценивать и проводить расчеты по химическим формулам и уравнениям;

б) владение основными методами научного познания, используемыми в химии: наблюдение, описание, измерение, эксперимент;

в) умение обрабатывать, объяснять результаты проведенных опытов и делать выводы;

г) готовность и способность применять методы познания при решении практических задач;

6

- информацией о качественном и количественном составе исследуемого объекта и о его структуре;

-информацией о зависимости физических свойств вещества от его приро-

ды.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий

Дисциплина «Физико-химические методы исследования материалов в деревообработке» для бакалавров направления подготовки «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» включает вопросы фотометрического анализа, спектрофотометрического определения, принцип выбора светофильтра при фотометрических определениях, сущность закона Бугера- Ламберта – Бера, принцип действия фотоколориметра, сущность кулонометрического метода анализа, закон, лежащий в основе кулонометрического метода, физических явлений, находящихся в основе хроматографического анализа, бумажная хроматография, роль коэффициента распределения при хрома-

7

тографическом разделении ионов для физико-химического определения состава материалов деревообрабатывающей промышленности.

Все виды аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов построены в виде логически связанной единой блочной системы, включающей обязательную систематическую подготовку магистров к лекционным и лабораторным занятиям, сдачу отчетов по самостоятельной работе, отчетов по лабораторным работам, текущему контролю, подготовке научных рефератов, занятие экспериментальной исследовательской научной работой.

В таблицу 2 включены основные разделы дисциплины «Физикохимические методы исследования материалов в деревообработке» и сведения по видам работ, относящимся к данной дисциплине.

Таблица 2

4.2. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ

Зависимость между химическим составом вещества и его физическими свойствами. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. Характеристика. Способы классификации. Виды аналитического сигнала в физикохимическом анализе.

8

Раздел 2. Оптические методы анализа. Эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ.

. Оптические методы анализа. Спектр электромагнитного излучения. Классификация оптических методов анализа. Абсорбционный спектрофотометрический анализ. Количественный фотометрический (молекулярноабсорбционный) анализ. Условия проведения: способы получения окрашенных соединений, выбор фотометрической реакции, длина волны поглощаемого света, длина кюветы. Расчет концентрации по градуировочному графику, методу одного стандарта, добавок стандарта, по молярному коэффициенту поглощения. Одно- и двухлучевые фотоэлектроколориметры: устройство, принцип работы. Абсорбционные и эмиссионные методы, их возможности при проведении различных видов анализа.

Раздел 3. Фотометрический метод анализа. Сущность метода. Цвет и спектр. Фотоколориметрия, фотоэлектроколориметрия. Сущность методов, достоинства и недостатки, применение. Оптическая плотность (закон Бугера) и светопропускание. Коэффициент поглощения, коэффициент поглощения: удельный и молярный. Связь между коэффициентом поглощения и молярным коэффициентом поглощения.

Рефрактометрический метод анализа. Преломление света на границе двух сред. Показатель преломления: относительный и абсолютный. Зависимость показателя преломления от диэлектрической проницаемости среды, природы вещества и его плотности, длины волны падающего света, температуры и давления. Измерение величины показателя преломления. Угол полного внутреннего отражения. Рефрактометры, их особенности. Удельная и молекулярная рефракция. Идентификация вещества по величине молекулярной рефракции. Применение рефрактометрии в анализе. Методы количественных определений компонента в анализируемом растворе.

Раздел 4.

Электрохимические методы анализа. Основные понятия и классификация электрохимических методов анализа: по природе источника электрической энергии в системе; по способу применения электрохимических методов; по механизму протекания процессов.

Потенциометрический метод анализа. Сущность и теоретические основы метода. Измерение потенциала. Индикаторные электроды и электроды сравнения. Индикаторные электроды рН-метрии: водородный, хингидронный, стеклянный (устройство электродов, механизм протекающих процессов, уравнения потенциала для указанных электродов). Классификация ионселективных электродов. Прямая и косвенная потенциометрия. Прямая потенциометрия: сущность метода, достоинства и недостатки, область применения. Потенциометри-

9

ческое титрование (косвенная потенциометрия). Сущность метода. Выбор индикаторного электрода. Типы реакций, лежащих в основе потенциометрического титрования. Кривые потенциометрического титрования (интегральные, дифференциальные, кривые титрования по методу Грана). Применение потенциометрического титрования. Достоинства потенциометрического анализа. Аппаратура для потенциометрического анализа.

Кондуктометрический метод анализа. Теоретические основы метода. Сущность метода. Связь концентрации растворов с электропроводностью. Подвижность ионов. Прямая кондуктометрия. Определение концентрации по данным измерения электропроводности с помощью градуировочного графика и расчетным способом. Кондуктометрическое титрование. Типы кривых кондуктометрического титрования. Установка для проведения кондуктометрических измерений.

Раздел 5. Хроматографические методы анализа. Теоретические основы. Классификация хроматографических методов. Хроматография – гибридный физхимический метод. Газожидкостная хроматография. Ионообменная хроматография. Хроматографический анализ. Основы теории хроматографии. Жидкостная колоночная хроматография. Твердожидкостная колоночная хроматография. Ионообменная хроматография. Тонкослойная хроматография. Хроматография на бумаге. Газовая хроматография. Измерение концентрации хроматографическим методом. Области использования различных видов хроматографии.

4.3.Перечень занятий, проводимых в интерактивной форме

Втаблице 3 представлены темы и краткое содержание лекций по соответствующим разделам курса химии.

10

5 ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ, ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ, СЕМИНАРЫ И ДРУГИЕ ВИДЫ АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ

5.1. Лабораторный практикум

В таблице 5 приводится перечень наименований лабораторных занятий с указанием номера раздела, к которому относится данное лабораторное занятие.

Таблица 5